04.02.2009

Einmalig in Europa: Forschung mit höchsten Magnetfeldern

Das Forschungszentrum Dresden-Rossendorf stellt höchste Magnetfelder mit sagenhaften 85 Tesla für Forscher aus aller Welt zur Verfügung



Nur zwei Labors sind derzeit in der Lage, höchste Magnetfelder mit sagenhaften 85 Tesla für Forscher aus aller Welt zur Verfügung zu stellen: das Nationale Hochfeld-Magnetlabor im amerikanischen Los Alamos (New Mexico) und – seit kurzem – das Hochfeld-Magnetlabor Dresden im Forschungszentrum Dresden-Rossendorf (FZD).

Der Weg zu höchsten Magnetfeldern bis zur magischen Grenze von 100 Tesla ist eine enorme Herausforderung. Im Hochfeld-Magnetlabor Dresden weiß man das, blickt das Team aus Physikern und Ingenieuren doch auf einige Jahre Aufbau- und Entwicklungszeit zurück. Nun jedoch ist man sich sicher, dass man den richtigen Weg gewählt hat: eine speziell im FZD entwickelte Kondensatorbank liefert die Energie für die ebenfalls hier entworfenen und produzierten Magnetspulen. Relativ schnell nach der Grundsteinlegung im Mai 2003 stand der Bau, die Kondensatorbank wurde Anfang 2006 in Betrieb genommen und Ende 2006 gab es auch schon den ersten Prototypen für die ehrgeizigen 100 Tesla (Tesla ist die physikalische Einheit für die magnetische Flussdichte und gibt, ganz vereinfacht gesagt, die Stärke des Magnetfelds an; ein typischer Magnet, der am Kühlschrank klebt, hat etwa 0,05 Tesla, Magnetresonanz-Tomographen arbeiten üblicherweise mit ein bis drei Tesla).

Seit 2007 steht so das Hochfeld-Magnetlabor Dresden als Nutzerlabor mit einzigartigen experimentellen Möglichkeiten für Kooperationspartner aus der Dresdner Wissenschaft sowie für Forscher weltweit offen. Nun ist es um eine Attraktion reicher, denn es bietet als einziges Labor in Europa einen Magneten mit 85 Tesla für Experimente im Bereich aktueller Materialforschung, also beispielsweise auf den Gebieten Magnetismus, Supraleitung oder Halbleiter-Physik.

Die Herausforderungen auf dem Weg waren und sind enorm. Das Material, aus dem die Magnetspulen bestehen, muss bei 100 Tesla unglaubliche Drücke von bis zu 4 Gigapascal, also bis zum 40.000fachen des Atmosphärendrucks, aushalten. Hierfür müssen die leitfähigen Drähte in den Spulen mit Spezialfasern verstärkt und die Magnetspulen selbst extrem genau konzipiert und auf der Spulenwickelmaschine des FZD sorgsamst produziert werden. Jede Spule ist ein Unikat. Mehrere 70 Tesla-Spulen stehen bereits seit 2007 als Arbeitspferde für Forscher aus Europa und der ganzen Welt zur Verfügung, zu ihnen gesellte sich Ende Januar 2009 der neue Magnet mit 85 Tesla.

Der Magnet selbst ist ausgelegt für ca. 90 Tesla, das wäre der Weltrekord. Dieser liegt heute bei gut 89 Tesla und wird vom Nationalen Hochfeld-Magnetlabor in Los Alamos gehalten. Noch, denn der neue Dresdner Magnet ist ihm mit 87,2 Tesla schon sehr nahe gekommen. Bevor jedoch weitere Weltrekord-Versuche im FZD unternommen werden, sollen Forscher aus Dresden und weitere Forscher weltweit die einmalige Gelegenheit erhalten, in Experimenten mit 85 Tesla neue Eigenschaften von modernen Materialien zu entdecken.

Forschungszentrum Dresden-Rossendorf


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