Ein Team um David Larbalestier von der Florida State University hat einen neuen Rekord für das stärkste kontinuierliche Magnetfeld aufgestellt: Mit einem so genannten Hochtemperatur-Supraleiter habe man eine Feldstärke von 45,5 Tesla (die Maßeinheit der magnetischen Flussdichte) erreicht und könne diese auch über längere Zeit halten, berichten die Physiker im Fachmagazin »Nature«. Damit habe man den seit zwei Jahrzehnten bestehenden Rekord um ein halbes Tesla überboten.

Der Magnet von Larbalestiers Gruppe besteht aus einer zylinderförmigen Spule, auf deren Oberfläche die Forscher hauchdünne Bänder der Seltenen-Erden-Verbindung Yttrium-Barium-Kupferoxid ausgerollt haben. Das Material stammt aus der Klasse der Cuprate, die Dutzende Grad über dem absoluten Temperaturnullpunkt ihren elektrischen Widerstand verlieren. Da bewegte elektrische Ladungen ein Magnetfeld erzeugen, kann ein Strom in einem solchen Körper leicht sehr große Feldstärken erreichen.

Bei mehr als 30 Tesla verlieren Cuprate jedoch für gewöhnlich die spektakuläre Eigenschaft. Es kommt dann zu einem so genannten Quench, bei dem der elektrische Widerstand urplötzlich in die Höhe schnellt. Larbalestiers Gruppe kühlte ihren Magneten daher mit flüssigem Helium bis auf knapp über dem Temperaturnullpunkt ab, wo die Supraleitung in der verwendeten Verbindung länger Bestand hat.

Auch das Design ihres Magneten half beim Erreichen des Rekords: Die Forscher wickelten das verwendete Cuprat sehr eng wodurch sich die Stromdichte fast verfünffachte. Auch verzichtete das Team auf die sonst übliche Isolation zwischen einzelnen Lagen des Supraleiters. Dadurch konnten Elektronen, wenn sich ein Quench anbahnte, leicht in benachbarte Schichten ausweichen. Um den Rekord zu erreichen, musste das Team den fünf Zentimeter hohen Zylinder noch in die Mitte eines konventionellen Elektromagneten packen, der das Magnetfeld zusätzlich verstärkte.

Anders als der frühere Rekordhalter soll sich der Aufbau auch für noch stärkere Felder eignen. Langfristig könnten sogar 60 Tesla möglich sein, hofft Larbalestier. Dafür muss das Team die Technik allerdings weiter verbessern: Noch wird der Prototyp bei jedem Versuchslauf leicht beschädigt.

Noch stärkere Magnetfelder können Wissenschaftler bislang nur dann erreichen, wenn sie Magnete gepulst betreiben, also nur für den Bruchteil einer Sekunde Strom hindurchschicken. In diesem Fall sind sogar Stärken von mehr als 1000 Tesla möglich. Für die meisten Anwendungszwecke sind aber kontinuierliche Magnetfelder nötig, wie sie das Experiment von Larbalestier und Kollegen in Aussicht stellt.