Червените дупки са скоби от научна фантастика, които могат да изпращат пътешественици в галактики, без да се притесняват от пътувания на 1000 години или космически препятствия. Предвидени от общата относителност, такива обекти все още са само теоретични - освен ако не сте магнит.
Свързано съдържание
- Дали астронавтите ще преживеят междузвездно пътуване през червейна дупка?
- Странната физика може да направи невидима котка видима
Трио учени от Университета на Барселона на университета е изградило устройство, което функционира като вид червейна дупка за магнитни полета. Ако устройството се постави вътре в приложено магнитно поле, то е магнетично неоткриваемо. И ако друго магнитно поле пътува през дупчицата, изглежда, че напълно оставя пространство, показвайки се само в двата края.
Тази магнитна дупка няма да телепортира нищо до друга звездна система, но може да предложи път към изграждането на машини за магнитно резонансно изображение (MRI), които не включват поставянето на пациенти в клаустрофобична тръба.
Според теорията, червейна дупка набръчква тъканта на пространството-времето, така че две отдалечени места да се свържат и пътуването през тунела изобщо не отнема време. Червените дупки не са абсолютно забранени от физиката, тъй като те се показват в някои решения на уравненията на относителността на Айнщайн, но сред физиците има оживен дебат дали те са възможни във нашата вселена. В същото време предишните проучвания показват, че е възможно в лабораторията да се изгради опростен червей, който да позволи на електромагнитните вълни да преминават през невидим тунел.
За да направят модела си червей, професорът по физика Алваро Санчес и неговият екип започнаха с 3, 2-инчова сфера от мед, итрий, кислород и въглерод - обичайна сплав за търговски свръхпроводници. Оградили го със слой от пластмаса и го покрили с друг тънък слой от феромагнитен материал.
"Заобиколихме го с внимателно проектирана" метаповърхност ", за да отменим полето", казва Санчес.
Слоевата сфера имаше дупка в нея и чрез нея изследователите поставиха навита метална тръба, която също беше намагнетизирана - ефективно, кльощав диполен магнит. Екипът включи магнитно поле и постави целия апарат вътре, използвайки течен азот за охлаждане на сферата и поддържане на свръхпроводимост на металната сплав.
Обикновено линиите на магнитното поле, заобикалящи намагнитен свръхпроводник, ще се огъват и ще се изкривят - не за разлика от изкривяването на пространството и времето, причинено от интензивна гравитация. Това не се случи. Вместо това заобикалящото магнитно поле просто минава точно от сферата, сякаш нищо не е имало.
Илюстрация на магнитния дупка и напречното му сечение, показващи слоевете вътре. (Jordi Prat-Camps и Universitat Autònoma de Barcelona) Последната стъпка беше тестване на червейната дупка. Магнетизираният цилиндър показва два полюса, докато не бъде изпратен в сферата. Докато се придвижваше през устройството, полето на цилиндъра сякаш мигаше, показвайки само в устите на червейната дупка. Докато цилиндърът не пътуваше по-бързо от светлината, той се движеше необезпокояван и невиждан между два пространства на пространството, призовавайки образа на класически червей.
И докато цилиндърът се появи от другия край на сферата, можеше да се види само стълбът, който стърчи навън, създавайки илюзията за магнитен монопол - нещо, което наистина не съществува в природата.
Мати Ласас, математик от Хелзинкския университет, който е изучавал магнитни наметала, казва, че въпреки че този монопол е илюзия, той все още може да предложи поглед върху начините, по които теоретичните монополи могат да се държат. "Това е начин да заблудите уравненията", казва той.
От практическа гледна точка демонстрацията показва, че можете да екранирате магнитни полета, така че да не се намесват взаимно, казва Санчес. Оттук идва приложението за MRI машини.
Човешкото тяло е предимно вода, която съдържа водородни атоми, изградени от по-малки частици, наречени протони, които всеки се върти по ос. Обикновено тези завъртания са подравнени на случаен принцип. ЯМР работи, като генерира силно магнитно поле, което кара протоните да се подреждат като железни обвивки. След това машината излъчва импулси на радиовълни в зоната, която трябва да бъде изобразена, избивайки протоните от изравняване. Докато се връщат обратно, за да се приведат отново в съответствие с магнитното поле, протоните излъчват радиовълни и тъканите на тялото „светят“ в тези дължини на вълната.
За да насочат силно магнитно поле към тялото, сегашните ЯМР машини включват поставяне на пациента в гигантска магнитна намотка, охладена до криогенни температури. Тези машини са основно тръби, подобни на ковчег, които много пациенти намират тесни и предизвикват тревожност. Вместо това разтягането на сферата във телена форма може да направи възможно насочването на силно, непрекъснато поле към която и да е част от тялото, която искате, без да ограждате пациента, казва Санчес.
В допълнение, екраниращият ефект може да позволи на инженерите да създадат ЯМР, който използва множество сензори, използвайки различни радиочестоти и гледайки различни части на тялото едновременно - без смущения. Различните честоти могат да се използват за по-ясно изобразяване на части от тялото, които е по-трудно да се види, когато пациентът лежи склонен с ръце встрани.
Способността да се екранират магнитни полета, особено ако човек може да го направи на малки площи, също би могло да помогне за изображения, докато прави операции, казва Ласас. Той отбелязва, че обикновено трябва да извадите всеки метал от близо до ЯМР - има случаи на наранявания, когато необезопасени метални предмети летяха из стаята. Освен това металът пречи на изображенията.
„Донасяте нещо малко и това разваля образа“, казва той. "Така че сега, ако имате този магнитен червей, имате тръба и можете да прекарате нещата, без да нарушавате изображението. Може би човек може да получи изображение и да направи операция едновременно."
Такива приложения обаче са много невъзможни и някои експерти в тази област все още са скептични, че устройството ще бъде полезно за повече от теоретично моделиране. „Те не дават много подробности за дизайна на [устройството си], така че аз съм малко колеблив да подкрепя техните заключения“, казва сър Джон Пендри, професор по физика в Imperial College London и съ-директор на Центъра за плазмоника & Метаматериалите.
"Това каза, вярно е, че чрез манипулиране на пропускливостта и пропускливостта могат да се симулират някои извънредни топологични изкривявания на пространството, поне що се отнася до електромагнитните полета."
