Găurile de vierme sunt capse de ficțiune științifică care pot trimite călători prin galaxii fără a fi nevoie să vă faceți griji pentru călătorii de 1.000 de ani sau blocaje cosmice. Prezise de relativitatea generală, astfel de obiecte sunt încă doar teoretice - dacă nu sunteți un magnet.
Continut Asemanator
- Astronauții ar supraviețui unei călătorii interstelare printr-o gaură de vierme?
- Fizica ciudată poate face o pisică invizibilă să fie vizibilă
Un trio de oameni de știință de la Universitat Autònoma de Barcelona a construit un dispozitiv care funcționează ca un fel de gaură de vierme pentru câmpurile magnetice. Dacă dispozitivul este plasat în interiorul unui câmp magnetic aplicat, acesta este nedetectabil magnetic. Și dacă un alt câmp magnetic călătorește prin gaura de vierme, se pare că lasă spațiul cu totul, afișându-se doar la ambele capete.
Acest orificiu de vierme magnetic nu va teleporta nimic către un alt sistem stelar, dar ar putea oferi o cale de construire a aparatelor de rezonanță magnetică (IRM) care nu implică introducerea pacienților într-un tub claustrofob.
Conform teoriei, o gaură de vierme ridează țesătura spațiului-timp, astfel încât două locuri îndepărtate devin conectate, iar deplasarea prin tunel nu necesită deloc timp. Găurile de vierme nu sunt absolut interzise de fizică, așa cum apar în anumite soluții ale ecuațiilor relativității lui Einstein, dar există dezbateri vii între fizicieni cu privire la posibilitățile în universul nostru. În același timp, studiile anterioare au arătat că ar putea fi posibilă construirea unei gauri de vierme simplificate în laborator care să permită undelor electromagnetice să călătorească printr-un tunel invizibil.
Pentru a-și face modelul de gaură de vierme, profesorul de fizică Alvaro Sanchez și echipa sa au început cu o sferă de 3, 2 inci de cupru, litiu, oxigen și carbon - un aliaj comun pentru superconductori comerciali. Au înconjurat-o cu un strat de plastic și au acoperit-o cu un alt strat subțire de material feromagnetic.
„Am înconjurat-o cu o„ metasurface ”atent concepută pentru a anula terenul”, spune Sanchez.
Sfera stratificată avea o gaură în ea și, prin aceasta, cercetătorii au pus un tub de metal laminat, care a fost, de asemenea, magnetizat - în mod eficient, un magnet dipol skinny. Echipa a pornit un câmp magnetic și a introdus întregul aparat în interior, folosind azot lichid pentru a răci sfera și a menține superconductivitatea aliajului metalic.
În mod obișnuit, liniile de câmp magnetic care înconjoară un superconductor magnetizat se vor îndoi și se vor denatura - nu spre deosebire de denaturarea spațiului-timp cauzată de o gravitație intensă. Nu s-a întâmplat asta. În schimb, câmpul magnetic înconjurător a trecut pur și simplu chiar de sfera de parcă nimic nu ar exista acolo.
O ilustrare a găurii de vierme magnetice și a secțiunii sale transversale care prezintă straturile din interior. (Jordi Prat-Camps și Universitat Autònoma de Barcelona) Ultimul pas a fost testarea găurii de vierme. Cilindrul magnetizat a prezentat doi poli până când a fost trimis în sferă. În timp ce traversa dispozitivul, câmpul cilindrului părea să se clipească, afișându-se doar la gurile găului de vierme. În timp ce cilindrul nu circula mai repede decât lumina, se mișca neperturbat și nevăzut între două regiuni ale spațiului, invocând imaginea unui gă de vierme clasic.
Și pe măsură ce cilindrul ieșea din celălalt capăt al sferei, doar polul care se înfășura putea fi văzut, creând iluzia unui monopol magnetic - ceva care nu există cu adevărat în natură.
Matti Lassas, matematician la Universitatea din Helsinki, care a studiat pelerine magnetice, spune că, deși acest monopol este o iluzie, ar putea totuși să ofere o perspectivă asupra modului în care se pot comporta monopolurile teoretice. „Este un mod de a păcăli ecuațiile”, spune el.
Din punct de vedere practic, demonstrația arată că puteți proteja câmpurile magnetice, astfel încât acestea să nu intervină între ele, spune Sanchez. De aici vine aplicația pentru aparatele RMN.
Corpul uman este în mare parte apă, care conține atomi de hidrogen din particule mai mici numite protoni care fiecare se învârte pe o axă. În mod normal, aceste rotiri sunt aliniate aleatoriu. Un RMN funcționează prin generarea unui câmp magnetic puternic, ceea ce face ca protonii să se alinieze ca niște straturi de fier. Apoi, aparatul transmite impulsuri de unde radio în zona care urmează să fie imaginată, eliminând protonii din aliniere. Pe măsură ce se învârt înapoi pentru a se alinia cu câmpul magnetic, protonii emană unde radio, iar țesuturile corpului „strălucesc” în acele lungimi de undă.
Pentru a direcționa un corp magnetic puternic către corp, mașinile RMN actuale implică punerea pacientului într-o bobină magnetică gigantă răcită la temperaturi criogenice. Aceste mașini sunt practic tuburi asemănătoare cu sicriu, pe care mulți pacienți le găsesc înghesuite și care provoacă anxietate. În schimb, întinderea sferei într-o formă de sârmă ar putea face posibilă direcționarea unui câmp puternic, neîntrerupt în orice parte a corpului pe care îl doriți, fără a încuraja pacientul, spune Sanchez.
În plus, efectul de ecranare ar putea permite inginerilor să construiască un RMN care utilizează mai mulți senzori, folosind frecvențe radio diferite și analizând diferite părți ale corpului în același timp - fără interferențe. Diferitele frecvențe ar putea fi folosite pentru a imagina mai clar părți ale corpului, care sunt mai greu de observat atunci când pacientul este culcat predispus cu brațele la laturile lor.
Să poată proteja câmpurile magnetice, mai ales dacă se poate face în zone mici, ar putea ajuta, de asemenea, imagistica în timp ce face intervenții chirurgicale, spune Lassas. El observă că, de obicei, trebuie să îndepărtați orice metal din imediata apropiere a unui RMN - au existat cazuri de răni în timp ce obiecte din metal nesecurizate au zburat prin cameră. Mai mult decât atât, metalul interferează cu imagistica.
„Aduci ceva mic, și strică imaginea”, spune el. "Așa că acum, dacă aveți acest gă de vierme magnetic, aveți un tub și puteți trece lucrurile fără a deranja imaginea. Poate cineva ar putea obține o imagine și face operații în același timp."
Astfel de aplicații sunt totuși o cale de oprire, iar unii experți în domeniu sunt încă sceptici că dispozitivul va fi util pentru mai mult decât modelarea teoretică. „Nu oferă multe detalii despre designul [dispozitivului lor], așa că sunt puțin ezitant să susțin concluziile lor”, spune Sir John Pendry, profesor de fizică la Imperial College London și co-director al Centrului pentru Plasmonică & metamaterials.
"Acestea fiind spuse, este adevărat că, prin manipularea permisivității și a permeabilității, se pot simula unele distorsiuni topologice extraordinare ale spațiului, cel puțin în ceea ce privește câmpurile electromagnetice."
