La intensidad del campo magnético es una medida de cuán intenso es un campo magnético en un punto dado. Determina la fuerza que experimenta una partícula cargada en movimiento, el par de torsión sobre un dipolo magnético y la densidad de energía almacenada en el campo. En términos prácticos, indica cuán fuertemente un imán atraerá un clip o cuánto se desviará la trayectoria de una partícula en un acelerador de partículas.
Historia
El concepto evolucionó a partir de observaciones tempranas de piedras imán y agujas de brújula. La descripción cuantitativa se desarrolló en el siglo XIX, con contribuciones clave de André-Marie Ampère, quien estudió las fuerzas entre cables conductores de corriente, y James Clerk Maxwell, quien unificó la electricidad y el magnetismo en sus ecuaciones en la década de 1860.
Cómo funciona
La intensidad se cuantifica típicamente como un campo vectorial, con magnitud y dirección. En el sistema SI, se mide en teslas (T), donde un tesla equivale a un newton por amperio-metro. La fuerza sobre una carga en movimiento se expresa mediante la ley de fuerza de Lorentz, F = qv × B, donde B es la densidad de flujo magnético (a menudo usada indistintamente con la intensidad del campo en la mayoría de los contextos). El campo surge de cargas en movimiento, como corrientes eléctricas en cables o el espín intrínseco de los electrones en materiales magnéticos.
En la práctica
La intensidad del campo magnético es esencial en el diseño de máquinas de resonancia magnética, aceleradores de partículas como el LHC y dispositivos de almacenamiento magnético. También se utiliza en geofísica para mapear estructuras subterráneas y en misiones espaciales para medir campos magnéticos planetarios.
Dato curioso
El campo magnético más fuerte jamás producido en un laboratorio es de aproximadamente 1,200 teslas, creado mediante una técnica explosiva llamada compresión de flujo, que es lo suficientemente potente como para distorsionar la forma de los átomos.
Unidades por sistema: SI: t · CGS: g · Planck: b p · natural: ev2
El campo magnético en este dispositivo debe ser tan uniforme como un vidrio: cualquier ondulación mínima borraría la señal. Los ingenieros ensamblaron dos bobinas que se compensan mutuamente el campo en el exterior y las envolvieron en tres capas de placas ferromagnéticas.
La radioastronomía comenzó con un ruido misterioso captado por la antena de Karl Jansky y con los pulsos rítmicos que Jocelyn Bell Burnell llamó, en su descubrimiento, «hombrecitos verdes».
En el centro de una galaxia lejana, donde gira un agujero negro supermasivo con una masa de cien millones de soles, el espacio está atravesado por campos magnéticos. Están enrollados en torbellinos apretados, como un embudo en una concha, solo que en lugar de agua hay plasma acelerado a velocidades cercanas a la de la luz.
La superconductividad y el campo magnético son enemigos eternos: el campo irrumpe como un torbellino, rompiendo el delicado emparejamiento de los pares de Cooper y destruyendo el orden.
Las gigantes rojas son estrellas envejecidas e hinchadas. En su interior bulle un océano de plasma: el calor se abre paso desde el núcleo hacia la superficie, generando ondas parecidas a un potente oleaje. El campo magnético dentro de la estrella actúa como un relieve submarino invisible: dirige esas ondas, modifica su altura y velocidad.
Un niño en un columpio: si lo empujas con demasiada fuerza, sale disparado. Así, aproximadamente, la luz intensa arranca electrones de los átomos. Parecería que cuanto más fuerte es el empujón, más segura es la destrucción. Pero en el mundo cuántico todo es distinto: cuando la fuerza del campo supera cierto umbral, el átomo se congela de repente.
La estrella GJ 436 es una tenue enana roja, y a su alrededor orbita un planeta del tamaño de Neptuno, pero en una órbita casi vertical. Durante 18 años, los astrónomos tomaron espectros de esta estrella para seguir sus manchas y erupciones. Y de repente, en los datos apareció un ritmo que no coincidía ni con la rotación de la estrella ni con su ciclo de actividad de 8 años.
Un haz de electrones en un acelerador se parece a una bandada de pájaros: vuela en grupo compacto, pero con el tiempo se dispersa. Para mantener las partículas juntas, normalmente se utilizan imanes pesados. Aquí se prescindió de ellos: el haz se comprimió a sí mismo.
El cristal de uranio-telurio, al enfriarse fuertemente, deja de oponer resistencia a la corriente. Antes de que eso ocurra, a una temperatura ligeramente más alta, su resistencia aún se puede medir, y esta revela la forma de los caminos invisibles por los que corren los electrones.
En una batería común, el electrolito es líquido y las partículas cargadas (iones) se mueven libremente. En la versión sólida, se abren paso a través de «corredores» atómicos, como peatones en pasajes estrechos. Para que la batería funcione rápido, se necesita un material con buena conductividad iónica.
Dos cuerdas tensadas que se tocan al mismo tiempo suenan diferente si están unidas por una goma elástica. La energía comienza a fluir de una a otra y la altura del sonido conjunto cambia ligeramente. Algo parecido ocurre con dos puentes nanomecánicos: microestructuras grabadas en un cristal.
Dos estrellas giran tan cerca que sus capas externas se funden en una envoltura común. La materia fluye de una a otra, como agua de una taza rebosante a la vecina. En esta danza cósmica, donde las estrellas literalmente se tocan, los astrónomos han detectado campos magnéticos por primera vez de forma masiva.
El campo magnético es invisible, pero se puede hacer que 'brille'. Para ello se toma un diminuto diamante con defectos: lugares donde un átomo de carbono es reemplazado por nitrógeno y, junto a él, falta un nodo de la red.
Una brújula magnética común se congela cuando un rayo cae cerca. El repentino salto del campo magnético confunde a la aguja. Un problema similar impedía a los científicos medir el magnetismo de los materiales en campos pulsados intensos, de esos que se activan por una milésima de segundo.
La nueva instalación resuelve este problema con un rayo láser.
Usando un método parecido a la espectroscopia (sondeo magnético), los científicos hacen pasar corriente a través de una película multicapa y observan hacia dónde apuntan las agujas magnéticas microscópicas en su interior. Antes todo era predecible: en unos materiales las agujas se alineaban solo a lo largo de la corriente, en otros estrictamente en perpendicular.
