Ussiaugud on ulme klambrid, mis võivad saata reisijaid üle galaktikate, ilma et peaksite muretsema 1000-aastase reisi või kosmiliste teetõkete pärast. Üldrelatiivsuse ennustatuna on sellised objektid endiselt lihtsalt teoreetilised - kui te pole just magnet.
Seotud sisu
- Kas astronaudid elaksid läbi tähtedevahelise ussi augu?
- Veider füüsika võib muuta nähtamatu kassi nähtavaks
Kolm teadlaste ülikooli Universitat Autònoma de Barcelona on ehitanud seadme, mis toimib omamoodi ussiauguna magnetväljade jaoks. Kui seade pannakse rakendatud magnetvälja sisse, on see magnetiliselt tuvastamatu. Ja kui mõni uus magnetväli liigub läbi ussiauku, siis tundub, et see jätab ruumi täielikult, näidates seda ainult mõlemas otsas.
See magnetiline usside auk ei teleporti midagi teise tähesüsteemi, kuid see võib pakkuda teed magnetresonantstomograafia (MRI) masinate ehitamiseks, mis ei hõlma patsientide klaustrofoobilisse torusse panemist.
Teooria kohaselt kortsutab ussiauk ruumiaja kanga nii, et kaks kaugemat kohta saavad omavahel ühendatud ja tunneli kaudu sõitmine ei võta üldse aega. Füüsika ei keela ussiauke absoluutselt keelata, kuna need esinevad Einsteini relatiivsusteguri võrrandite teatud lahendustes, kuid füüsikute vahel toimub elav arutelu selle üle, kas need on meie universumis võimalikud. Samas näitasid varasemad uuringud, et võib olla võimalik laborisse ehitada lihtsustatud ussiauk, mis võimaldaks elektromagnetilistel lainetel liikuda läbi nähtamatu tunneli.
Nende mudeli ussiaugu tegemiseks alustasid füüsikaprofessor Alvaro Sanchez ja tema meeskond 3, 2-tollise vase, ütriumi, hapniku ja süsiniku keraga - tavaline sulam kaubanduslikele ülijuhtidele. Nad ümbritsesid seda plastikihiga ja katsid selle teise õhukese ferromagnetilise materjali kihiga.
"Põllu tühistamiseks ümbritsesime seda hoolikalt kujundatud metasurface'iga, " ütleb Sanchez.
Kihilisel sfääril oli auk ja selle kaudu panid teadlased valtsitud metalltoru, mis samuti magneesiti - tõhusalt kõhn dipoolmagnet. Meeskond lülitas sisse magnetvälja ja pani kogu aparaadi sisse, kasutades kerast jahutamiseks ja metallisulami ülijuhtivuse säilitamiseks vedelat lämmastikku.
Tavaliselt painduvad ja moonduvad magneteeritud ülijuhti ümbritsevad magnetvälja jooned - erinevalt intensiivsest gravitatsioonist põhjustatud ruumi-aja moonutamisest. Seda ei juhtunud. Ümbritsev magnetväli läks selle asemel lihtsalt sfäärist mööda, justkui midagi seal poleks.
Magnetilise ussiaugu ja selle ristlõike illustratsioon, mis näitab sisemisi kihte. (Jordi Prat-Camps ja Universitat Autònoma de Barcelona) Viimane samm oli ussiaugu testimine. Magnetiseeritud silinder näitas kahte poolust, kuni see sfääri saadeti. Seadmest läbi liikudes tundus silindri välja välk silmnähtavat, näidates ainult ussiava suudmes. Kuigi silinder ei liikunud kiiremini kui valgus, liikus see segamatult ja nägemata kahe kosmosepiirkonna vahel, kutsudes esile klassikalise ussiaugu pilti.
Ja kui silinder tõusis sfääri teisest otsast välja, võis näha ainult välja paistvat masti, luues magnetilise monopooli illusiooni - midagi sellist, mida looduses tegelikult pole.
Magnetklambreid uurinud Helsingi ülikooli matemaatik Matti Lassas ütleb, et kuigi see monopool on illusioon, võiks see siiski pakkuda ülevaate teoreetiliste monopolide käitumise viisidest. "See on viis võrrandite narrimiseks, " ütleb ta.
Praktilisest küljest näitab meeleavaldus, et saate varjata magnetvälju, et need üksteist ei segaks, väidab Sanchez. Siit tuleb rakendus MRT-seadmetele.
Inimkeha on enamasti vesi, mis sisaldab vesinikuaatomeid, mis on valmistatud väiksematest osakestest, mida nimetatakse prootoniteks ja mis pöörlevad teljel. Tavaliselt on need keerutused joondatud juhuslikult. MRI töötab tugeva magnetvälja tekitamisega, mis muudab prootonid rauakujulisteks joonteks. Seejärel kiirab masin raadiolainete impulsse pildistataval alal, lüües prootonid joondamisest välja. Magnetväljaga uuesti vastavusse viimisel eraldavad prootonid raadiolaineid ja keha kuded "helendavad" nendel lainepikkustel.
Tugeva magnetvälja suunamiseks kehas hõlmavad praegused MRT-aparaadid patsienti krüogeense temperatuurini jahutatud hiiglasliku magnetilise mähise sisse. Need aparaadid on põhimõtteliselt kirstulaadsed torud, mis paljude patsientide arvates on kitsad ja ärevust tekitavad. Sfääri juhtmekujuliseks venitamine võib selle asemel võimaldada suunata tugeva katkematu välja ükskõik millisesse kehapiirkonda, ilma et patsient oleks ümbritsetud, väidab Sanchez.
Lisaks võib varjestamisefekt võimaldada inseneridel ehitada MRI, mis kasutab mitut andurit, kasutades erinevaid raadiosagedusi ja vaadates korraga erinevaid kehaosi - ilma häireteta. Erinevaid sagedusi saab kasutada selleks, et selgemalt kujutada kehaosi, mida on raskem näha, kui patsient lamab kätega küljel.
Võimalus varjata magnetvälju, eriti kui seda saab teha väikestes piirkondades, võib operatsioonide ajal aidata ka pildistamist, ütles Lassas. Ta märgib, et tavaliselt peate MRI lähedusest eemaldama kõik metallid - on olnud ka vigastusi, kui turvamata metallist esemed lendasid üle ruumi. Veelgi enam, metall segab kujutamist.
"Sa tood midagi väikest ja see rikub pilti, " ütleb ta. "Nii et nüüd, kui teil on see magnetiline ussiauk, on teil toru ja saate asju läbi viia ilma pilti häirimata. Võib-olla võiksite saada pildi ja teha samal ajal operatsiooni."
Sellised rakendused on siiski võimalus ära kasutada ja mõned selle ala eksperdid on endiselt skeptilised, et seade on kasulik teoreetilise modelleerimise jaoks enamaks. "Nad ei esita palju üksikasju oma [seadme] disaini kohta, nii et ma pisut kahtlen nende järelduste kinnitamises, " ütleb Sir John Pendry, Londoni Imperial College'i füüsikaprofessor ja Plasmonics Centeri kaasdirektor & Metamaterjalid.
"Sellegipoolest on tõsi, et lubatavuse ja läbilaskvusega manipuleerides saab simuleerida ruumi erakorralisi topoloogilisi moonutusi, vähemalt elektromagnetväljade osas."
