Wormholes so sponke znanstvene fantastike, ki lahko pošiljajo popotnike po galaksijah, ne da bi jim bilo treba skrbeti za tisočletna potovanja ali kozmične zapore. Takšni predmeti, ki jih napoveduje splošna relativnost, so še vedno samo teoretični - razen če niste magnet.
Sorodne vsebine
- Ali bi astronavti preživeli medzvezdni izlet skozi črvovko?
- Čudna fizika lahko nevidno mačko naredi vidno
Trojica znanstvenikov na Universitat Autònoma de Barcelona je zgradila napravo, ki deluje kot nekakšna črvička za magnetna polja. Če napravo vstavimo v uporabljeno magnetno polje, je magnetno nezaznavno. In če skozi črvičico potuje drugo magnetno polje, se zdi, da v celoti pušča prostor, prikaže pa se le na obeh straneh.
Ta magnetna luknja ne bo ničesar teleportirala v drug zvezdni sistem, vendar bi lahko ponudila pot do gradnje naprav za magnetno resonanco (MRI), ki ne vključujejo postavljanja pacientov v klavstrofobično cev.
Po teoriji črvička naguba tkanino vesolja in časa, tako da se dve oddaljeni kraji povežeta, potovanje skozi tunel pa sploh ne potrebuje časa. Wormholes fizika ni popolnoma prepovedana, kot se kaže v nekaterih rešitvah Einsteinovih enačb relativnosti, vendar med fiziki obstaja živahna razprava o tem, ali so možne v našem vesolju. Obenem so prejšnje študije pokazale, da bi bilo mogoče v laboratoriju zgraditi poenostavljeno črvičko, ki bi omogočila, da bi elektromagnetni valovi potovali skozi nevidni tunel.
Profesor fizike Alvaro Sanchez in njegova ekipa so začeli s 3, 2-palčno kroglo bakra, itrija, kisika in ogljika - običajne zlitine za komercialne superprevodnike. Obkrožili so jo s plastjo plastike in jo pokrili z drugo tanko plastjo feromagnetnega materiala.
"Obkrožili smo ga s skrbno zasnovano 'metas površino', da bi prekinili polje, " pravi Sanchez.
V večplastni krogli je bila luknja v njej in skozi to so raziskovalci postavili zvite kovinske cevi, ki so bile prav tako magnetizirane - učinkovito, majhen dipolni magnet. Ekipa je vklopila magnetno polje in v notranjost postavila celotno napravo z uporabo tekočega dušika za hlajenje krogle in vzdrževanje nadprevodnosti kovinske zlitine.
Običajno se bodo črte magnetnega polja, ki obkrožijo magnetizirani superprevodnik, upogibale in popačile - ne za razliko od izkrivljanja prostora in časa, ki ga povzroča intenzivna gravitacija. To se ni zgodilo. Namesto tega je okoliško magnetno polje preprosto šlo mimo krogle, kot da ničesar ni.
Slika magnetne črvičke in njenega prereza, ki prikazuje plasti znotraj. (Jordi Prat-Camps in Universitat Autònoma de Barcelona) Zadnji korak je bilo testiranje črvičke. Magnetni cilinder je pokazal dva pola, dokler ni bil poslan v kroglo. Ko se je premikal skozi napravo, se je zdelo, da se polje valja vali, pri čemer se vidi le na ustju črvotočne luknje. Medtem ko cilinder ni potoval hitreje od svetlobe, se je med dvema prostoroma gibal brez motenj in neopazno, pri čemer je prikazoval podobo klasične črvotočne luknje.
Ko je cilinder izviral z drugega konca krogle, je bilo mogoče videti le pol, ki je štrlel, in ustvaril iluzijo magnetnega monopola - nekaj, kar v naravi resnično ne obstaja.
Matti Lassas, matematik z univerze v Helsinkih, ki je preučeval magnetne plašče, pravi, da je kljub temu, da je ta monopol iluzija, še vedno lahko vpogled v načine, kako se lahko teoretični monopoli obnašajo. "To je način zavajanja enačb, " pravi.
S praktičnega vidika demonstracija kaže, da lahko zaščitite magnetna polja, da se med seboj ne motijo, pravi Sanchez. Tukaj pride aplikacija za MRI aparate.
Človeško telo je večinoma voda, ki vsebuje vodikove atome, sestavljene iz manjših delcev, imenovanih protoni, ki se vsak vrti na neki osi. Običajno so ti vrtljaji naključno poravnani. MRI deluje tako, da ustvari močno magnetno polje, zaradi česar se protoni vrstijo kot železo. Naprava nato oddaja impulze radijskih valov na območje, ki ga je treba posneti, in tako izvleče protone. Ko se vrtijo nazaj, da se ponovno poravnajo z magnetnim poljem, protoni oddajajo radijske valove, telesna tkiva pa "svetijo" v teh valovnih dolžinah.
Trenutni MRI aparati za usmerjanje močnega magnetnega polja v telo vključujejo velikansko magnetno tuljavo, ohlajeno na kriogene temperature. Ti stroji so v osnovi krste podobne cevi, za katere se mnogim bolnikom zdi utesnjeno in vzbujajoče tesnobo. Namesto tega lahko raztezanje krogle v žično obliko omogoči usmerjanje močnega, neprekinjenega polja na katerikoli del telesa, ki ga želite, brez da bi bolnika ogrozili, pravi Sanchez.
Poleg tega lahko učinek zaščite inženirjem omogoči izdelavo MRI, ki uporablja več senzorjev, z uporabo različnih radijskih frekvenc in pregledovanjem različnih delov telesa hkrati - brez motenj. Različne frekvence bi se lahko uporabile za bolj jasno prikazovanje delov telesa, ki jih je težje opaziti, ko bolnik leži nagnjen z rokami ob straneh.
Lassas lahko pomaga tudi pri zaščiti magnetnih polj, še posebej, če to lahko storite na majhnih območjih, tudi pri slikanju. Opaža, da običajno morate odstraniti katero koli kovino iz bližine MR-ja - bili so primeri poškodb, ko so nezavarovani kovinski predmeti leteli po sobi. Kovina bolj posega v slikanje.
"Prineseš nekaj majhnega in to pokvari sliko, " pravi. "Torej, če imaš to magnetno črvovod, imaš cev in lahko prenašaš stvari, ne da bi motil sliko. Mogoče bi kdo dobil sliko in hkrati naredil operacijo."
Takšne aplikacije so sicer oddaljene in nekateri strokovnjaki na tem področju so še vedno skeptični, da bo naprava uporabna za več kot teoretično modeliranje. "Ne navajajo veliko podrobnosti o svoji [napravi] zasnovi, zato se nekoliko obotavljam podpreti njihove sklepe, " pravi sir John Pendry, profesor fizike na Imperial College London in so-direktor Centra za plazmoniko & Metamateriali.
"Glede na to je res, da je mogoče z manipulacijo prepustnosti in prepustnosti simulirati nekatera izredna topološka izkrivljanja prostora, vsaj kar zadeva elektromagnetna polja."
