Červí díry jsou sci-fi svorky, které mohou posílat cestovatele napříč galaxiemi, aniž by se museli bát asi tisíciletých výletů nebo kosmických zátarasů. Předpovídané obecnou relativitou jsou takové objekty stále jen teoretické - pokud nejste magnetem.
Související obsah
- Přežili by astronauti mezihvězdnou cestu červí dírou?
- Divná fyzika může zviditelnit neviditelnou kočku
Trojice vědců z Universitat Autònoma de Barcelona postavila zařízení, které funguje jako druh červí díry pro magnetická pole. Pokud je zařízení vloženo do aplikovaného magnetického pole, je magneticky nezjistitelné. A pokud červí díra prochází další magnetické pole, zdá se, že prostor zcela zanechává a zobrazuje se pouze na obou koncích.
Tato magnetická červí díra nebude teleportovat nic k jinému hvězdnému systému, ale mohla by nabídnout cestu k vybudování strojů pro zobrazování magnetickou rezonancí (MRI), které nezahrnují umístění pacientů do klaustrofobní trubice.
Podle teorie červí díra vrásčí strukturu časoprostoru, takže se spojují dvě vzdálená místa a cestování tunelem nezabere vůbec čas. Fyzika sice červí díry absolutně nezakazuje, protože se objevují v určitých řešeních Einsteinových rovnic relativity, ale mezi fyziky existuje živá debata o tom, zda jsou možné v našem vesmíru. Současné studie zároveň ukázaly, že v laboratoři by bylo možné postavit zjednodušenou červí díru, která by elektromagnetickým vlnám umožnila cestovat neviditelným tunelem.
Aby se jejich modelová červí díra stala, profesor fyziky Alvaro Sanchez a jeho tým začali s 3, 2 palcovou sférou mědi, yttria, kyslíku a uhlíku - běžné slitiny pro komerční supravodiče. Obklopili ji vrstvou plastu a zakryli ji další tenkou vrstvou feromagnetického materiálu.
"Obklopili jsme ji pečlivě navrženým" metasurfaceem "pro zrušení pole, " říká Sanchez.
Vrstevnatá koule měla v sobě díru, a tím vědci dali svinutou kovovou trubku, která byla také zmagnetizovaná - efektivně, hubený dipólový magnet. Tým zapnul magnetické pole a celý přístroj vložil dovnitř, pomocí kapalného dusíku ochladil kouli a udržel supravodivost kovové slitiny.
Čáry magnetického pole obklopující magnetizovaný supravodič se obvykle ohýbají a zkreslují - na rozdíl od zkreslení časoprostoru způsobeného intenzivní gravitací. To se nestalo. Místo toho okolní magnetické pole jednoduše procházelo sférou, jako by tam nic nebylo.
Ilustrace magnetické červí díry a její průřez ukazující vrstvy uvnitř. (Jordi Prat-Camps a Universitat Autònoma de Barcelona) Posledním krokem bylo testování červí díry. Magnetizovaný válec vykazoval dva póly, dokud nebyl zaslán do koule. Když se pohyboval zařízením, zdálo se, že pole válce vytrysklo a ukázalo se pouze na ústí červí díry. Zatímco válec nejel rychleji než světlo, pohyboval se nerušeně a neviditelně mezi dvěma oblastmi vesmíru, vyvolávajícím obraz klasické červí díry.
A když se válec vynořil z druhého konce koule, mohl být viděn jen tyčinek, který trčel a vytvářel iluzi magnetického monopolu - něco, co v přírodě skutečně neexistuje.
Matti Lassas, matematik na univerzitě v Helsinkách, který studoval magnetické pláště, říká, že i když je tento monopol iluzí, mohl by přesto nabídnout pohled na to, jak se mohou chovat teoretické monopoly. „Je to způsob, jak oklamat rovnice, “ říká.
Z praktického hlediska ukázka ukazuje, že můžete chránit magnetická pole, aby se navzájem nezasahovala, říká Sanchez. Zde přichází aplikace na stroje MRI.
Lidské tělo je většinou voda, která obsahuje atomy vodíku vyrobené z menších částic nazývaných protony, které se každý točí na ose. Normálně jsou tato otočení náhodně zarovnána. MRI pracuje tak, že vytváří silné magnetické pole, díky kterému se protony seřadí jako železné piliny. Stroj poté paprsekem rádiových vln vysílá v oblasti, která má být zobrazena, a vyřadí protony z vyrovnání. Když se otočili zpět, aby se znovu přizpůsobili magnetickému poli, protony vydávají rádiové vlny a tkáně těla „září“ v těchto vlnových délkách.
Pro nasměrování silného magnetického pole na tělo současné MRI stroje zahrnují uvedení pacienta do obří magnetické cívky ochlazené na kryogenní teploty. Tyto stroje jsou v podstatě zkumavky podobné rakvím, u kterých mnoho pacientů shledává stísněné a vyvolávající úzkost. Namísto toho, roztažení koule do tvaru drátu by mohlo umožnit nasměrování silného, nepřerušeného pole na kteroukoli část těla, kterou chcete, aniž byste obalili pacienta, říká Sanchez.
Účinek stínění může navíc umožnit konstruktérům vytvořit MRI, která používá více senzorů, používá různé rádiové frekvence a dívá se na různé části těla najednou - bez rušení. Různé frekvence by mohly být použity k jasnějšímu zobrazení částí těla, které je těžší vidět, když pacient leží na břiše s rukama na bocích.
Schopnost chránit magnetická pole, zejména pokud je to možné v malých oblastech, by také mohla pomoci při zobrazování při provádění operací, říká Lassas. Poznamenává, že obvykle musíte odstranit jakýkoli kov z blízkosti MRI - došlo k úrazům, když po místnosti létaly nezajištěné kovové předměty. Více než to, kov ovlivňuje zobrazování.
„Přinášíš něco malého a to kazí obraz, “ říká. „Takže, když teď máte tuhle magnetickou červí díru, máte trubici a můžete projít věci bez narušení obrazu. Možná by někdo mohl získat obraz a operovat současně.“
Takové aplikace jsou však východiskem a někteří odborníci v oboru jsou stále skeptičtí, že zařízení bude užitečné pro více než teoretické modelování. "Nedávají mnoho podrobností o jejich konstrukci zařízení, takže jsem trochu váhá s jejich závěry, " říká Sir John Pendry, profesor fyziky na Imperial College London a spoluzakladatel Centra pro plazmomiky a Metamateriály.
"To znamená, že je pravda, že manipulací s permitivitou a permeabilitou lze simulovat některá mimořádná topologická zkreslení prostoru, alespoň pokud jde o elektromagnetická pole."
