中国如今拥有全世界最强的水冷磁体，能产生比地球磁场强80万倍的磁场。

9月22日，中国科学院合肥物质科学研究院的稳态强磁场实验装置的水冷磁体产生了42.02特斯拉的稳态磁场。这一里程碑刚好超过了美国佛罗里达州的国家强磁场实验室的水冷磁体在2017年创下的41.1特斯拉的纪录。水冷磁体由金属线圈构成，在全球磁体设施中大量使用。

中国的破纪录磁体为建造能维持更强磁场的磁体奠定了基础，这或许能帮助研究人员发现出人意料的新物理学，德国德累斯顿强磁场实验室的物理学家Joachim Wosnitza说。

这个水冷磁体——向国际使用者开放——是中国对全球强磁场探索的第二个主要贡献。2022年，稳态强磁场实验装置的混合磁体产生了45.22特斯拉的磁场，成为了世界上最强大的稳态磁体。

一、科研工具

强磁场磁体很适合用于揭示先进材料的隐藏特性，这类材料能在极低温下，在不产生废热的情况下输送电流。强磁场还是发现全新物理现象的窗口，法国格勒诺布尔的脉冲磁场国家实验室的凝聚态物理学家Marc-Henri Julien表示，“你可以创造或操控新的物质状态。”

强磁场对于需要开展高灵敏度测量的实验也很实用，因为它们能增强分辨率，更容易发现微弱现象，英国剑桥大学凝聚态物理学家Alexander Eaton说，“每多一个特斯拉都比上一个强了指数级。”

稳态强磁场实验装置的强磁场专家、物理学家匡光力说：“这并不容易实现。”

二、可靠但成本高

水冷磁体是一种较老的技术，但比混合磁体和超导磁体这类新技术能维持更长时间的强磁场。它们的磁场还能更快升级，是一种多用途的实验工具。他说：“只要转下旋钮，就能在几分钟内从0特斯拉到强磁场。”

水冷磁体的一个主要缺陷在于它的能耗巨大，运行成本高，Eaton说。比如，中国的稳态强磁场实验装置需要32.3兆瓦的电力才能产生破纪录的磁场。Eaton说：“你要有很好的科学用途才能使用这个资源。”

面对这个限制，大家都在开发混合磁体和超导磁体，这些磁体能在低功率下产生强磁场。2019年，美国国家强磁场实验室的团队建造了一个小型的概念验证超导磁体，能短暂维持45.5特斯拉的磁场，该实验室目前正在开发一个更大、能用于实验的40特斯拉的超导磁体。

中国的稳态强磁场实验装置的团队正在研制一个55特斯拉的混合磁体。虽然这些新型磁体的运行成本预计会低于水冷磁体，但它们也有局限：建造成本更高，需要更复杂的冷却系统，美国国家强磁场实验室的磁铁科学技术部联合领导、工程师Mark Bird说，“这种技术仍在研发中，成本目前还不清楚。”