การจะเข้าใจสมบัติของวัสดุชนิดต่างๆได้นั้น นักวิทยาศาสตร์จำเป็นต้องเข้าใจโครงสร้างในระดับอะตอมของวัสดุเหล่านั้นเสียก่อน เช่นรูปแบบการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน ลักษณะการเรียงตัวของโดเมนแม่เหล็กหรือแม้แต่โครงสร้างของแถบพลังงาน โดยในการทำความเข้าใจสมบัติเหล่านี้ของวัสดุ บางครั้งนักวิทยาศาสตร์จำเป็นต้องใช้สนามแม่เหล็กเป็นตัวช่วย ทำให้ทีมนักฟิสิกส์จาก Institute for Solid State Physics at the University of Tokyo ประเทศญี่ปุ่น ได้ออกแบบเครื่องมือที่สามารถสร้างสนามแม่เหล็กขึ้นมาในห้องปฏิบัติการที่มีความเข้มที่มากที่สุดเท่าที่เคยมีการบันทึกบนโลกของเราเพื่อใช้ในการศึกษาสมบัติต่างๆของวัสดุ

ในการออกแบบสนามแม่เหล็กความเข้มสูงขึ้นมานั้น ทีมนักฟิสิกส์ญี่ปุ่นได้ใช้เทคนิคที่เรียกว่า electromagnetic flux-compression (EMFC) ซึ่งเป็นเทคนิคที่ใช้ในการสร้างสนามแม่เหล็กความเข้มสูงโดยอาศัยการบีบอัดฟลักซ์แม่เหล็กเข้าด้วยกัน ทำให้นักฟิสิกส์ประสบความสำเร็จในการสร้างสนามแม่เหล็กที่มีความเข้มสูงถึง 1200 เทสลาร์ซึ่งเป็นค่าที่สูงที่สุดเท่าที่มนุษย์เคยทำขึ้นมาในห้องทดลอง โดยค่าสนามแม่เหล็กดังกล่าวนี้มีความเข้มสูงกว่าที่มีในเครื่อง MRI ที่ใช้ในการถ่ายภาพทางการแพทย์ถึง 400 เท่า และมากกว่าสนามแม่เหล็กโลกถึง 50 ล้านเท่า นั่นหมายความว่าสนามแม่เหล็กที่ได้รับการออกแบบมาใหม่ในครั้งนี้ จะสามารถช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจสมบัติของวัสดุต่างๆได้ดียิ่งขึ้น รวมถึงอาจสามารถทำให้นักวิทยาศาสตร์เข้าถึงขีดจำกัดทางควอนตัมของวัสดุ ซึ่งเป็นชื่อเรียกของสถานะทางควอมตัมที่ซึ่งอิเล็กตรอนทั้งหมดถูกจำกัดเอาไว้ในระดับพลังงานต่ำสุดที่ทำให้วัสดุสามารถแสดงสมบัติพิเศษที่ไม่เคยมีใครเห็นมาก่อนออกมาได้

ความสำเร็จในครั้งนี้ของนักฟิสิกส์ชาวญี่ปุ่น จะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถศึกษาสมบัติของวัสดุได้มากขึ้นกว่าที่เคยเป็นมา รวมถึงยังเป็นการเปิดประตูบานใหม่สำหรับการออกแบบเครื่องมือวัดทางวิทยาศาสตร์ที่อาศัยสนามแม่เหล็กความเข้มสูงเพื่อใช้ในการตรวจวัดปริมาณต่างๆที่จะเกิดขึ้นในอนาคตอีกด้วย

ที่มา sci-news.com
เรียบเรียงโดย @MrVop