Магнитную червоточину создали в лабораторных условиях

Начитавшись научно-популярных книжек и откровенной фантастики, физики создали червоточину, которая проводит магнитное поле через пространство. «Это устройство может передавать магнитное поле из одной точки в пространстве в другую через путь, который магнетически невидим, — говорит соавтор исследования Джорди Прат-Кэмпс, докторант по физики в Автономном университете Барселоны в Испании. — С магнитной точки зрения устройство выступает в роли червоточины, поскольку магнитное поле передается через дополнительное специальное измерение».

Идея червоточин, или «кротовых нор», появилась еще в теориях Альберта Эйнштейна. В 1935 году Эйнштейн и его коллега Натан Розен поняли, что общая теория относительности допускает существование мостов, которые могут соединять две разные точки в пространстве-времени. Теоретически эти мосты Эйнштейна — Розена, или червоточины, могут проложить туннель через большие расстояния (хотя туннели в этой теории и очень тонкие, и, значит, не вместят космического путешественника). До сих пор свидетельств существования этих червоточин пространства-времени никто не находил.

Новая червоточина не является пространственно-временной червоточиной как таковой, а вместо этого реализует футуристический «плащ-невидимку», впервые предложенный на страницах Physical Review Letters в 2007 году. Этот тип червоточины может скрывать электромагнитные волны от взгляда извне. Проблема в том, что для того, чтобы этот метод работал для света, требуются материалы, с которыми чрезвычайно непрактично и сложно работать, говорит Прат.

Магнитная червоточина

Оказалось, что материалы для создания магнитной червоточины уже существуют, и найти их гораздо проще. В частности, сверхпроводники, которые могут переносить ток высокого уровня, или заряженные частицы, отталкивают линии магнитного поля, существенно искривляя или искажая их. Это позволяет магнитному полю взаимодействовать с окружающей трехмерной средой, и это первый шаг в сокрытии нарушений магнитного поля.

Группа ученых спроектировала трехслойный объект, состоящий из двух концентрических сфер с внутренним спиральным цилиндром. Внутренний слой передает магнитное поле от одного конца в другой, тогда как другие два слоя скрывают его существование.

Внутренний цилиндр выполнен из ферромагнитного мю-металла. Ферромагнитные материалы обладают самой сильной формой магнетизма, а мю-металлы обладают высокой проницаемостью и часто используются для экранирования электронных устройств.

Тонкая оболочка из высокотемпературного сверхпроводящего материала — иттрий-барий-медь-оксида — выстроилась вдоль внутреннего цилиндра, изгибая магнитное поле, проходящее через внутреннюю его часть. Последняя оболочка выполнена из другого мю-металла, но состоит из 150 частей, нарезанных и расположенных, чтобы идеально скомпенсировать искажение магнитного поля сверхпроводящей оболочкой. Все устройство было размещено в бане из жидкого азота (высокотемпературные сверхпроводники требуют низкие температуры жидкого азота для функционирования).

Обычно линии магнитного поля выходят из определенного места и распадаются со временем, но присутствие магнитного поля угадывается по точкам вокруг него. Тем не менее новая магнитная воронка засасывала магнитное поле с одного конца цилиндра в другой так, что оно было «невидимым» при прохождении, будто бы исчезая бесследно с одной стороны тубы, писали ученые в Scientific Reports.

«С магнитной точки зрения магнитное поле магнита исчезает на одном конце червоточины и возникает на другом конце червоточины», — рассказал Прат.

Широкие применения

Нет никакого способа узнать, существуют ли подобные магнитные червоточины в космосе, но и здесь, на Земле, этой технологии можно найти применения, по мнению Прата. К примеру, машины магнитно-резонансной томографии (МРТ) используют гигантский магнит и требуют от людей находиться в плотно закрытой центральной трубе для диагностической визуализации.

Но если устройство может переводить магнитное поле из одной точки в другую, в теории возможно фотографировать тела людей с применением сильных магнитов, расположенных вдалеке, освобождая людей от необходимости испытывать состояние клаустрофобии в машине МРТ. Для этого ученым нужно модифицировать форму своего устройства для создания магнитной червоточины. Сфера — простейшая форма для модели, но цилиндрическая внешняя оболочка будет намного полезнее, говорит Прат.

«Если вы захотите применить это к медицинским методам или медицинскому оборудованию, вы наверняка будете заинтересованы в направлении поля в конкретном направлении. Сферическая форма — не самая практичная геометрическая фигура».