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In wenigen Wochen wird das Null-Magnetfeld-Labor, ein gemeinsames Projekt des HUN-REN-Instituts für Erd- und Weltraumphysik in Sopron und der HUN-REN Wigner FK, in die Versuchsphase eintreten. Das Labor, das weltweit das einzige seiner Art ist, das die Auswirkungen von Magnetfeldern auf diese Weise ausschließt, kann bei der Entwicklung von Weltrauminstrumenten, medizinischen Diagnoseinnovationen und sogar bei der Ausbildung von Astronauten helfen, so eine Erklärung.
Das Null-Magnetfeld-Labor (Zero Magnetic Field Lab, ZBL), das in enger Zusammenarbeit zwischen zwei Forschungszentren des ungarischen Forschungsnetzes HUN-REN errichtet wurde, wurde mit einem GINOP-Zuschuss (Operationelles Programm für wirtschaftliche Entwicklung und Innovation) finanziert und soll in einem kleinen Raumvolumen ein Magnetfeld von nahezu Null unter 1 Nanotesla erzeugen. Dazu muss ein Feld mit der gleichen Stärke wie das bestehende Magnetfeld, aber in entgegengesetzter Richtung erzeugt werden.
Das ungarische Labor ist weltweit einzigartig, denn es hat ein duales Magnetfelddämpfungssystem entwickelt, das eine externe geomagnetische Referenzzeitreihe verwendet.
Eine Komponente des dualen Systems ist das aktive Kompensationssystem, die andere ist die passive Abschirmkammer.
István Lemperger, Leiter der FI-Forschungsgruppe Geomagnetische Geoelektrizität, erläuterte den geografischen Hintergrund der Entwicklung: „Das Magnetfeld der Erde wird durch den Dynamoeffekt aufrechterhalten, der durch den Fluss von flüssigem Metall im äußeren Kern unseres Planeten verursacht wird. Dies ist gekoppelt mit einer viel kleineren, aber sich dynamisch verändernden Komponente, dem Magnetfeld der Ströme in der ionisierten oberen Atmosphäre der Erde. Die Summe dieser beiden Komponenten ergibt das geomagnetische Feld der Erdoberfläche. Das aktive Kompensationssystem erzeugt ein Ausgleichsfeld mit entgegengesetzter Richtung, aber gleicher Größe, das jede Sekunde aktualisiert wird. Die genaue Überwachung dieser schnellen Veränderung ist für uns von entscheidender Bedeutung. Deshalb ist die Einrichtung eines solchen Labors nur in der Nähe eines geomagnetischen Beobachtungszentrums wie des Széchenyi István Geophysikalischen Observatoriums in Fertőboz möglich“, so der Experte.
Die Annäherung an das magnetische Nullfeld ist nicht nur für Studien erforderlich, die ein Nullfeld erfordern, sondern auch für die Erzeugung kontrollierter Felder, die nur durch Überlagerung mit einem hochpräzisen Nullfeld erzeugt werden können, heißt es in der Erklärung. Solche kontrollierten Felder werden beispielsweise für die Kalibrierung von Magnetometern benötigt, d. h. von Geräten zur Messung des Magnetfelds, die für Satelliten- oder Oberflächenanwendungen entwickelt wurden.
Das Labor befindet sich derzeit in der Feinabstimmung, einschließlich des Magnetisierungsprozesses in der Kammer. Im Labor und rund um die Kammer laufen bereits experimentelle Messungen mit Mitarbeitern der Wigner FK und des FI, um die komplexe Magnetfeldstruktur abzubilden und ein genaues Verständnis des Verhaltens des dualen Systems zu gewinnen.
Die Forscher der Wigner FK entwickeln ein hochsensibles SERF-Magnetometer zur Messung des Magnetfelds, das etwa die Größe einer Streichholzschachtel hat.
Vor dieser Technologie konnte nur ein raumgroßes Gerät die gleiche Auflösung an der Oberfläche liefern.
Foto: hun-ren.hu
Auch biophysikalische Experimente sind in Fertőboz nicht ausgeschlossen: In einer Doktorarbeit an der Universität Sopron werden die Wachstumsrate, die Ausrichtung und die Nährstoffaufnahme von Pflanzensprösslingen in einer Umgebung ohne geomagnetische Felder untersucht. An der Katholischen Universität Károly Eszterházy untersuchen die Forscher, wie sich die kognitiven Fähigkeiten des Menschen (z. B. Gedächtnis, Schnelligkeit und Effizienz der Entscheidungsfindung, Fähigkeit zur Lösung einfacher Aufgaben) in Magnetfeldern nahe Null verändern. Bei dem Experiment führen die Versuchspersonen eine geführte Aufgabe aus, während die Forscher mit einem EEG-Gerät die Verteilung der durch die Hirnaktivität erzeugten elektrischen Potenziale messen. Die Studie wird durch ein spezielles Hardware- und Softwaresystem ergänzt, das Augenbewegungen aufzeichnet.
Die kombinierte Verarbeitung der Datensätze wird neue Ergebnisse liefern, die für das Training von Astronauten genutzt werden können.
Das Labor könnte auch die technologische Entwicklung beherbergen, die für eine billigere Produktion von sehr teuren Komponenten für medizinische Diagnoseinstrumente wie den Magnetoenzephalographen (MEG) erforderlich ist.
Die Magnetoenzephalographie (MEG) ist ein funktionelles Neuroimaging-Verfahren zur Aufzeichnung der Gehirnaktivität durch Aufzeichnung der Magnetfelder, die durch die im Gehirn natürlich auftretenden elektrischen Ströme erzeugt werden, unter Verwendung sehr empfindlicher Magnetometer. Foto: wikipedia
„Außerdem laufen Gespräche mit Forschern der Széchenyi Universität, um materialwissenschaftliche Experimente zu konzipieren, mit denen die strukturellen Veränderungen untersucht werden sollen, die sich aus der Herstellung von Legierungen und Bauteilen in magnetischen Feldern nahe Null ergeben können, die in der Raumfahrttechnik und bei militärischen Entwicklungen zum Einsatz kommen“, so István Lemperger, der damit auf einen weiteren spezifischen Forschungsbereich hinweist.
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via hun-ren.hu, Beitragsbild: Facebook/NASA – National Aeronautics and Space Administration