I wormhole sono elementi fondamentali della fantascienza che possono inviare viaggiatori attraverso le galassie senza doversi preoccupare di viaggi di 1.000 anni o blocchi stradali cosmici. Previsti dalla relatività generale, tali oggetti sono ancora solo teorici, a meno che tu non sia un magnete.
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Un trio di scienziati dell'Università Autònoma di Barcellona ha realizzato un dispositivo che funziona come una specie di wormhole per i campi magnetici. Se il dispositivo viene inserito in un campo magnetico applicato, non è magneticamente rilevabile. E se un altro campo magnetico attraversa il wormhole, sembra lasciare del tutto spazio, mostrandosi solo alle due estremità.
Questo wormhole magnetico non teletrasporterà nulla a un altro sistema stellare, ma potrebbe offrire un percorso per la costruzione di macchine per la risonanza magnetica (MRI) che non comportano l'inserimento di pazienti in un tubo claustrofobico.
Secondo la teoria, un wormhole arriccia il tessuto dello spazio-tempo in modo che due luoghi distanti si colleghino, e viaggiare attraverso il tunnel non richiede affatto tempo. I wormhole non sono assolutamente vietati dalla fisica, in quanto si presentano in alcune soluzioni delle equazioni della relatività di Einstein, ma c'è un vivace dibattito tra i fisici sulla possibilità che siano possibili nel nostro universo. Allo stesso tempo, studi precedenti hanno dimostrato che potrebbe essere possibile costruire un wormhole semplificato in laboratorio che consentirebbe alle onde elettromagnetiche di viaggiare attraverso un tunnel invisibile.
Per realizzare il loro modello wormhole, il professore di fisica Alvaro Sanchez e il suo team hanno iniziato con una sfera da 3, 2 pollici di rame, ittrio, ossigeno e carbonio, una lega comune per superconduttori commerciali. Lo circondarono con uno strato di plastica e lo coprirono con un altro sottile strato di materiale ferromagnetico.
"Lo abbiamo circondato con un 'metasuperficie' accuratamente progettato per cancellare il campo", afferma Sanchez.
La sfera stratificata aveva un buco al suo interno e attraverso ciò i ricercatori hanno messo un tubo metallico arrotolato che è stato anche magnetizzato - in effetti, un magnete a dipolo magro. Il team ha attivato un campo magnetico e ha inserito l'intero apparato, usando azoto liquido per raffreddare la sfera e mantenere la superconduttività della lega metallica.
Di solito, le linee del campo magnetico che circondano un superconduttore magnetizzato si piegheranno e diventeranno distorte, non diversamente dalla distorsione dello spazio-tempo causata dall'intensa gravità. Non è successo. Invece, il campo magnetico circostante semplicemente passava proprio accanto alla sfera come se nulla fosse lì.
Un'illustrazione del wormhole magnetico e della sua sezione trasversale che mostra gli strati all'interno. (Jordi Prat-Camps e Universitat Autònoma de Barcelona) L'ultimo passo è stato testare il wormhole. Il cilindro magnetizzato mostrava due poli fino a quando non veniva inviato nella sfera. Mentre si muoveva attraverso il dispositivo, il campo del cilindro sembrava ammiccare, mostrandosi solo alle bocche del wormhole. Mentre il cilindro non viaggiava più veloce della luce, si muoveva imperturbato e invisibile tra due regioni dello spazio, invocando l'immagine di un classico wormhole.
E mentre il cilindro emergeva dall'altra estremità della sfera, solo il polo sporgente poteva essere visto, creando l'illusione di un monopolo magnetico, qualcosa che non esiste veramente in natura.
Matti Lassas, un matematico all'università di Helsinki che ha studiato i mantelli magnetici, afferma che anche se questo monopolo è un'illusione, potrebbe ancora offrire una visione di come potrebbero comportarsi i monopoli teorici. "È un modo per ingannare le equazioni", afferma.
Da un punto di vista pratico, la dimostrazione mostra che puoi proteggere i campi magnetici in modo che non interferiscano tra loro, dice Sanchez. È qui che entra in gioco l'applicazione per le macchine MRI.
Il corpo umano è principalmente acqua, che contiene atomi di idrogeno costituiti da particelle più piccole chiamate protoni che ruotano su un asse. Normalmente questi giri sono allineati casualmente. Una risonanza magnetica funziona generando un forte campo magnetico, che allinea i protoni come limatura di ferro. La macchina quindi emette impulsi di onde radio nell'area da riprendere, facendo cadere i protoni fuori allineamento. Mentre oscillano indietro per riallinearsi con il campo magnetico, i protoni emettono onde radio e i tessuti del corpo "brillano" in quelle lunghezze d'onda.
Per dirigere un forte campo magnetico sul corpo, le attuali macchine a risonanza magnetica comportano il posizionamento del paziente all'interno di una gigantesca bobina magnetica raffreddata a temperature criogeniche. Queste macchine sono fondamentalmente tubi a forma di bara, che molti pazienti trovano angusti e che inducono ansia. Invece, allungare la sfera in una forma di filo potrebbe consentire di dirigere un campo forte e ininterrotto su qualsiasi parte del corpo desiderata senza incassare il paziente, dice Sanchez.
Inoltre, l'effetto di schermatura potrebbe consentire agli ingegneri di creare una risonanza magnetica che utilizza più sensori, utilizzando diverse frequenze radio e osservando contemporaneamente diverse parti del corpo, senza interferenze. Le varie frequenze potrebbero essere utilizzate per visualizzare più chiaramente le parti del corpo che sono più difficili da vedere quando il paziente giace incline con le braccia ai lati.
Essere in grado di proteggere i campi magnetici, specialmente se uno può farlo in piccole aree, potrebbe anche aiutare con l'imaging durante gli interventi chirurgici, afferma Lassas. Egli nota che di solito è necessario rimuovere qualsiasi metallo nelle vicinanze di una risonanza magnetica - ci sono stati casi di lesioni mentre oggetti metallici non garantiti volavano attraverso la stanza. Inoltre, il metallo interferisce con l'imaging.
"Tu porti qualcosa di piccolo e rovina l'immagine", dice. "In modo che ora se hai questo wormhole magnetico, hai un tubo e puoi passare le cose senza disturbare l'immagine. Forse si potrebbe ottenere un'immagine e fare un intervento chirurgico allo stesso tempo."
Tuttavia, tali applicazioni sono molto lontane e alcuni esperti del settore sono ancora scettici sul fatto che il dispositivo sarà utile per qualcosa di più della modellazione teorica. "Non forniscono molti dettagli del loro design [dispositivo], quindi sono un po 'titubante nel sostenere le loro conclusioni", afferma Sir John Pendry, professore di fisica all'Imperial College di Londra e condirettore del Center for Plasmonics & metamateriali.
"Detto questo, è vero che manipolando la permittività e la permeabilità, è possibile simulare alcune distorsioni topologiche straordinarie dello spazio, almeno per quanto riguarda i campi elettromagnetici."
