超導磁鐵

電磁鐵不過是一圈通電的線圈——電流越大，磁場越強。普通導線的麻煩在於它對電流有阻力，會像烤麵包機的發熱絲一樣發熱，所以在導線熔化或電費變得離譜之前，你能通過的電流有一個實際上限。超導磁鐵則完全繞開了這一點：它使用一種特殊材料，被冷卻到極低溫時，能以名副其實的零電阻傳輸電流。

零電阻意味著不發熱、也不損耗能量去維持電流，於是你能讓巨大的電流通過線圈，產生遠比任何普通磁鐵所能維持的更強的磁場。代價是低溫：大型加速器裡的超導電纜必須用液氦保持在絕對零度以上僅幾度，比外太空還冷。還有一種戲劇性的失效模式叫失超——如果電纜上一小塊升溫、不再超導，儲存的磁能會非常迅速地以熱的形式傾瀉到那一點上，所以這些磁鐵需要精心設計的保護系統。

超導磁鐵正是讓當今能量最高的機器成為可能的東西。更強的彎轉磁鐵能讓給定大小的環容納更高能量的束流，所以邁向超導偶極的飛躍，直接就是探測能量範圍的飛躍。大型強子對撞機靠它們運轉，Tevatron 開創了它們，而任何擬議中的更大對撞機都依賴於把磁鐵技術推得更遠。順帶一提，同樣的超導磁鐵技術，正是醫院裡 MRI 掃描儀的動力。