物理学者が磁石用のワームホールを構築

ワームホールは、1, 000年の旅行や宇宙の障害を心配することなく、銀河を越えて旅行者を送ることができるSFの定番です。 一般相対性理論で予測されたこのようなオブジェクトは、あなたが磁石でない限り、まだ理論上のものです。

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バルセロナ自治大学の3人の科学者は、磁場の一種のワームホールとして機能するデバイスを構築しました。 印加磁場内にデバイスを配置すると、磁気的に検出できなくなります。 また、別の磁場がワームホールを通過すると、スペースを完全に残すように見え、両端にのみ現れます。

この磁気ワームホールは、別の星系に何もテレポートしませんが、閉所恐怖症のチューブに患者を入れることを必要としない磁気共鳴イメージング（MRI）マシンを構築するためのパスを提供できます。

理論によれば、ワームホールは時空の構造にしわを寄せるので、離れた2つの場所がつながり、トンネルを通過する時間はまったくかかりません。 ワームホールは、アインシュタインの相対性方程式の特定の解に現れるように、物理学によって絶対に禁止されているわけではありませんが、物理学者の間で、彼らが私たちの宇宙で可能かどうかについて活発な議論があります。 同時に、以前の研究は、電磁波が目に見えないトンネルを通過することを可能にする単純化されたワームホールを研究室に構築することが可能であるかもしれないことを示しました。

モデルのワームホールを作るために、物理学教授のAlvaro Sanchezと彼のチームは、銅、イットリウム、酸素、炭素の3.2インチの球体から始めました。これは、商用超伝導体の一般的な合金です。 彼らはそれをプラスチックの層で囲み、強磁性材料の別の薄い層でそれを覆った。

「フィールドをキャンセルするために、注意深く設計された「メタサーフェス」でそれを囲みました」とサンチェスは言います。

層状の球体には穴があり、それを通して研究者たちは、同じく磁化された巻き上げられた金属管を挿入しました。効果的には、細い双極子磁石です。 チームは磁場をオンにし、装置全体を内部に配置し、液体窒素を使用して球体を冷却し、金属合金の超伝導性を維持しました。

通常、磁化された超伝導体を取り巻く磁力線は曲がり、強い重力によって引き起こされる時空の歪みとは異なり、歪みます。 それは起こりませんでした。 代わりに、周囲の磁場は、まるで何も存在しないかのように、球体のすぐそばを通過しました。

最後のステップは、ワームホールのテストでした。 磁化された円柱は、球体に送られるまで2つの極を示しました。 シリンダーがデバイスを通過すると、シリンダーのフィールドがウィンクアウトしているように見え、ワームホールの口にのみ表示されていました。 円柱は光より速く移動していませんでしたが、空間の2つの領域間で動揺せずに見えず、古典的なワームホールのイメージを呼び起こしました。

そして、円柱が球体のもう一方の端から現れたとき、突き出ていた極だけが見え、磁気単極の幻想を作り出しました。これは、自然には真に存在しないものです。

磁気マントを研究したヘルシンキ大学の数学者であるMatti Lassasは、この単極子は幻想であるにもかかわらず、理論上の単極子がどのように振る舞うかについての洞察を提供できると述べています。 「それは方程式をだます方法です」と彼は言います。

実用的な観点から、デモンストレーションは磁場が互いに干渉しないようにシールドできることを示しています、とサンチェスは言います。 これが、MRIマシンへのアプリケーションの出番です。

人体の大部分は水です。水には、それぞれが軸上で回転するプロトンと呼ばれる小さな粒子でできた水素原子が含まれています。 通常、これらのスピンはランダムに整列します。 MRIは、強力な磁場を生成することにより機能します。これにより、鉄が鉄くずのように整列します。 次に、マシンは、イメージングする領域に電波のパルスを照射し、陽子を整列から外します。 磁場と再配列するために振り返ると、陽子は電波を発し、身体の組織はそれらの波長で「輝き」ます。

身体に強い磁場を向けるために、現在のMRI装置では、極低温に冷却された巨大な磁気コイルの中に患者を入れます。 これらの機械は基本的にcoのようなチューブであり、多くの患者はamp屈で不安を誘発します。 代わりに、球体をワイヤー状に引き伸ばすことで、患者を包み込むことなく、身体の任意の部分に強力で途切れない場を向けることができるかもしれない、とサンチェスは言います。

さらに、エンジニアはシールド効果により、複数のセンサーを使用し、異なる無線周波数を使用し、異なる身体部位を同時に見ることができるMRIを、干渉なしに構築できます。 さまざまな周波数を使用して、腕を横にした状態で患者がうつ伏せになっているときに見にくい体の部分をより明確に画像化することができます。

特に小さな領域で磁場を遮蔽できる場合は、手術中の画像診断にも役立ちます、とLassas氏は言います。 彼は通常、MRIの近くから金属を取り除く必要があることに注意します。固定されていない金属の物体が部屋を飛び回って怪我をした場合があります。 それ以上に、金属はイメージングに干渉します。

「あなたは小さなものを持ってきて、それがイメージを台無しにします」と彼は言います。 「そのため、この磁気ワームホールがある場合、チューブがあり、画像を乱すことなく物を通過させることができます。画像を取得し、同時に手術を行うことができます。」

しかし、そのようなアプリケーションはまだまだ先のことであり、この分野の専門家の中には、このデバイスが理論的モデリング以上のものに役立つことを疑う人もいます。 「彼らは[デバイス]デザインの詳細をあまり説明していないので、彼らの結論を支持するのを少しためらっています」と、ロンドン大学インペリアルカレッジの物理学教授であり、プラズモニクスセンターの共同ディレクターであるジョンペンドリーirメタマテリアル。

「そうは言っても、誘電率と透磁率を操作することで、少なくとも電磁場に関する限り、空間の異常なトポロジカルな歪みをシミュレートできることは事実です。」