Der leistungsfähigste Magnet der Welt
Die Jagd nach dem Feldrekord

Dresdner Forschen wollen den stärksten gepulsten und zerstörungsfreien Magneten der Welt bauen. Die Amerikaner arbeiten an diesem Ziel bereits seit 15 Jahren, jetzt scheint es, als könnten die Deutschen bald vorbeiziehen. Mehr als der sportliche Wettbewerb mit den amerikanischen Kollegen treibt die Forscher aber die wissenschaftliche Neugier.

DÜSSELDORF. Was ist mehr wert: ein serbischer Dinar oder die gute alte Deutsche Mark? Zieht man den Taschenrechner zurate, ist der Fall klar: Die harte Mark wäre etwa das Vierzigfache wert – wenn es sie noch gäbe. Physiker sehen das möglicherweise anders – sie vergleichen eher die beiden Wissenschaftler, die auf die Geldscheine gedruckt sind: Carl Friedrich Gauß, dessen Konterfei den Zehnmarkschein zierte, und Nikola Tesla, der nachdenklich von der 100-Dinarnote blickt. Beide gaben der magnetischen Flussdichte ihren Namen, doch der aus Kroatien stammende Tesla hat sich durchgesetzt. Der fixe „Wechselkurs“ der Physiker beträgt 10 000 Gauß für einen Tesla. Müsste man das Erdmagnetfeld in Dinar bezahlen, käme man ziemlich billig weg: Seine Feldstärke beträgt nur 50 millionstel Tesla.

Gar nicht billig war der Magnet, der Ende 2006 am Forschungszentrum Rossendorf in Dresden in Betrieb ging: Rund 24 Millionen Euro kostete das Hochfeld-Magnetlabor, das in den letzten vier Jahren errichtet wurde. Das ehrgeizige Ziel der Betreiber dieses Labors: den stärksten gepulsten und zerstörungsfreien Magneten der Welt bauen. Der soll möglichst noch in diesem Jahr die 100-Tesla-Grenze durchbrechen und damit den Rekordhalter am Los Alamos National Laboratory vom Thron stoßen, der derzeit 88 Tesla schafft. Die Amerikaner arbeiten an diesem Ziel bereits seit 15 Jahren, jetzt scheint es, als könnten die Deutschen bald vorbeiziehen. Eilig hat es Joachim Wosnitza, der Direktor des Dresdner Labors, dennoch nicht: „Wir steigern langsam.“

Vorsicht ist auch angebracht, denn schon bei den zuletzt erreichten 71 Tesla – das entspricht dem Tausendfachen eines Kühlschrankmagneten – barst eine Kupferspule unter den enormen Kräften des Feldes. Die Herstellung einer neuen Spule ist nicht besonders schwierig, aber mit bis zu 40 000 Euro auch nicht gerade billig.

Um das Feld von 100 Tesla zu schaffen, benötigen die Physiker zwei Magnete. Der innere, der in einem schnapsglasgroßen Hohlraum die Probe und Messsonden enthält, bringt 60 Tesla, der äußere noch mal 40 Tesla. In der innersten Lage des insgesamt eine Tonne schweren Zylinders entsteht eine Belastung, die dem 40 000fachen des Atmosphärendrucks entspricht. Weil Kupfer schon bei 2 500 Atmosphären reißt, sind die Drahtlagen der Spulen mit einer widerstandsfähigen Kunstfaser umwickelt. Zur Sicherheit hängt der Magnet in einer Grube. Während des Betriebs ist der Aufenthalt in der Nähe verboten, alle magnetischen Gegenstände befinden sich außer Reichweite.

Drückt die Mannschaft dann den Einschaltknopf, geht alles blitzschnell. Nur eine Hundertstelsekunde schießt ein Stromstoß von mehreren 10 000 Ampère durch armdicke Kabel zu fingerdicken Kupferwindungen und erwärmt den mit flüssigem Stickstoff auf minus 196 Grad Celsius gekühlten Magneten auf Raumtemperatur. Dabei können kurzzeitig bis zu fünf Gigawatt umgesetzt werden, die Leistung von fünf großen Kraftwerken. Aber keine Sorge, in Sachsen gehen deswegen nicht die Lichter aus. Denn eine Halle voller Kondensatoren sammelt vor der Messung 90 Sekunden lang Energie aus dem Stromnetz, um sie auf einen Schlag in den Magneten zu speisen – so wie der Fotoblitz trotz kleiner Batterien einen grellen Lichtblitz erzeugen kann. Die Stromkosten sind deshalb verblüffend gering: Etwa einen Euro zahlt das Labor pro Messung an den Energieversorger.

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