Laboratorijoje sukurta magnetino lauko kirmgrauža

Pasiskolinę iš mokslinės fantastikos romanų puslapių, fizikai sukūrė magnetinio lauko kirmgraužą per erdvę.

„Šis prietaisas gali perduoti magnetinį lauką iš vieno erdvės taško į kitą magnetiškai neregimu keliu,“ sakė tyrimo bendraautorius Jordi Prat-Camps, fizikos doktorantas Autonominiame Barselonos universitete Ispanijoje. „Iš magnetinio lauko perspektyvos, šis prietaisas veikia kaip kirmgrauža, taip, lyg magnetinis laukas būtų perduodamas per papildomą erdvės matmenį.“

Kirmgraužos idėja kilo iš Alberto Einšteino teorijų. 1935 m. Einšteinas su kolega Nathanu Rosenu suprato, kad bendroji reliatyvumo teorija nedraudžia du skirtingus erdvėlaikio taškus galinčio sujungti tilto egzistavimo. Teoriškai šie Einšteino– Roseno tiltai, ar kirmgraužos, galėtų leisti akimirksniu nukeliauti didžiulius atstumus (nors tuneliai šioje teorijoje labai siauri, tad erdvė keliauninkas taip paprastai neprasispraustų). Kol kas niekam nėra pavykę gauti erdvėlaikio kirmgraužų egzistavimo įrodymų.

Naujoji kirmgrauža nėra erdvėlaikio kirmgrauža per se, bet futuristinio „nematomumo apsiausto“, kurio idėja pirmą kartą pasiūlyta 2007 m. žurnale Physical Review Letters. Tokia kirmgrauža paslėptų elektromagnetines bangas nuo išorės. Bėda tik, kad šio metodo veikimui su regimąja šviesa reikėjo medžiagų, kurios itin nepraktiškos ir su kuriomis labai sunku dirbti, sakė Pratas.

Magnetinė kirmgrauža

Bet paaiškėjo, kad medžiagos magnetinių kirmgraužų gamybai jau egzistuoja ir jas daug lengviau rasti. Konkrečiau, superlaidininkai, praleidžiantys stiprią srovę, ar įelektrintas daleles, išstumia magnetinio lauko linijas iš savo vidaus, iš esmės jas išlenkdami ar iškreipdami. Taip magnetinis laukas gali elgtis kitaip, nei jį supanti trimatė aplinka, kas yra pirmasis žingsnis, norint paslėpti magnetinio lauko sutrikdymus.

Taigi, komanda sukūrė trijų sluoksnių objektą, susidedantį iš dviejų koncentriškų sferų su viduje esančiu spiraliniu cilindru. Vidinis sluoksnis iš esmės perdavė magnetinį lauką iš vieno galo į kitą, o kiti du sluoksniai veikė, kad nuslėptų lauko egzistavimą.

Vidinis cilindras buvo pagamintas iš feromagnetinio mu-metalo. Feromagnetinės medžiagos rodo stipriausią magnetizmą, tuo tarpu mu-metalai dažnai naudojami elektroninių prietaisų ekranavimui.

Plonas skydelis, pagamintas iš aukštos temperatūros superlaidžios medžiagos – itrio bario vario oksido – sulygiuotas su vidiniu cilindru, išlenkia per vidų keliavusį magnetinį lauką.

Naujasis prietaisas sukūrė magnetinę kirmgraužą, kurioje magnetinis laukas įeina viename gale ir atrodo atsirandantis iš nieku kitame gale.

Galutinis skydas buvo pagamintas iš kito mu-metalo, bet sudėtas iš 150 gabalėli, supjautų ir sudėtų taip, kad idealiai neutralizuotų superlaidaus skydelio sukeltą magnetinio lauko išlinkimą. Visas prietaisas buvo padėtas į skysto azoto vonią (kad aukštos temperatūros superlaidininkai veiktų, jiems reikia žemos skysto azoto temperatūros).

Įprastai magnetinio lauko linijos kyla iš tam tikro paviršiaus taško ir einant laikui silpsta, bet magnetinis laukas turėtų būti aptinkamas visuose taškuose aplink jį. tačiau naujoji magnetinė kirmgrauža perduoda magnetinį lauką iš viens cilindro pusės į kitą taip, kad jis tampa „nematomas“ ir, atrodo, kad atsiranda iš niekur kitame vamzdžio gale, praneša tyrėjai rugpjūčio 20 d. žurnale Scientific Reports.

„Iš magnetinio požiūrio taško, yra magnetinis laukas, pradingstantis viename kirmgraužos gale ir atsirandantis kitame gale,“ sakė Pratas Live Science.

Platesnis pritaikymas

Nėra kaip išsiaiškinti, ar panašios magnetinės kirmgraužos tūno kosmose, bet šiai technologijai galima rasti pritaikymą ir Žemėje, sakė Pratas. Pavyzdžiui, magnetinio rezonanso (MRI) aparatai naudoja milžiniškus magnetus ir diagnostinių vaizdų gavimui reikia, kad žmonės būtų ankštame centriniame vamzdyje.

Bet jeigu prietaisas galėtų perkelti magnetinį lauką iš vienos vietos į kitą, būtų galima daryti kūno nuotraukas toliau stiprių magnetų, taip išlaisvinant žmones nuo klaustrofobiškos MRI aparato aplinkos, sakė Pratas.

Tam tyrėjams reiktų pakeisti savo magnetinės kirmgraužos įrenginio formą. Sferą lengviausia modeliuoti, bet cilindrinis išorinis skydas būtų naudingiausias, tęsė Pratas.

„Jei norėtumėte pritaikyti ją medicinos technikoje ar įrangoje, tikrai norėsite jį nukreipti bet kuria norima kryptimi,“ samprotavo Pratas. „Sferinė forma nebūtų pati praktiškiausia geometrija.“

Tia Ghose
www.livescience.com