實驗室創造磁性蟲洞

該裝置就像一個蟲洞,彷彿磁場透過“額外的特殊維度”傳輸

物理學家們從科幻小說中汲取靈感,製造了一個蟲洞,可以將磁場穿梭於空間之中。

“這個裝置可以將磁場從空間中的一個點傳輸到另一個點,透過一個磁性隱形的路徑,”研究合著者,西班牙巴塞羅那自治大學物理學博士生 Jordi Prat-Camps 說。“從磁性的角度來看,這個裝置就像一個蟲洞,彷彿磁場透過一個額外的特殊維度傳輸。” 

蟲洞的概念來自於阿爾伯特·愛因斯坦的理論。1935年,愛因斯坦和同事內森·羅森意識到,廣義相對論允許存在可以連線時空中兩個不同點的橋樑。理論上,這些愛因斯坦-羅森橋,或蟲洞,可以使物體在遙遠距離之間瞬間穿梭(儘管該理論中的隧道極其微小,通常無法容納太空旅行者)。到目前為止,還沒有人發現時空蟲洞實際存在的證據。[科學事實還是科幻?10個科幻概念的合理性]


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這個新的蟲洞本身不是一個時空蟲洞,而是一個未來主義“隱形斗篷”的實現,該斗篷最初於 2007 年在 Physical Review Letters 雜誌上提出。這種型別的蟲洞可以對外隱藏電磁波。問題是,要使該方法適用於光,需要使用極其不切實際且難以處理的材料,Prat 說。

磁性蟲洞
但事實證明,製造磁性蟲洞的材料已經存在,並且更容易獲得。特別是,超導體可以承載高水平的電流或帶電粒子,並將磁場線從其內部排出,本質上是彎曲或扭曲這些線。這實際上允許磁場執行與其周圍 3D 環境不同的操作,這是隱藏磁場中擾動的第一步。

因此,該團隊設計了一個三層物體,由兩個同心球體和一個內部螺旋圓柱體組成。內層本質上是將磁場從一端傳輸到另一端,而另外兩層則起到隱藏磁場存在的作用。

內圓柱體由鐵磁性坡莫合金製成。鐵磁性材料表現出最強的磁性形式,而坡莫合金具有高磁導率,通常用於遮蔽電子裝置。

一個由稱為釔鋇銅氧化物的高溫超導材料製成的薄殼襯在內圓柱體的內側,彎曲了穿過內部的磁場。

最外層外殼由另一種坡莫合金製成,但由 150 塊切割並放置好的碎片組成,以完美抵消超導外殼對磁場的彎曲作用。整個裝置放置在液氮浴中(高溫超導體需要液氮的低溫才能工作)。

通常,磁場線從某個位置向外輻射並隨時間衰減,但磁場的存在應該可以從其周圍的所有點檢測到。然而,新的磁性蟲洞將磁場從圓柱體的一側漏斗到另一側,使其在傳輸過程中“隱形”,似乎從管子的出口側憑空冒出來,研究人員今天(8 月 20 日)在 Scientific Reports 雜誌上報告說。

“從磁性的角度來看,磁體的磁場從蟲洞的一端消失,然後在蟲洞的另一端再次出現,”Prat 告訴 Live Science。

更廣泛的應用
目前尚不清楚太空中是否潛伏著類似的磁性蟲洞,但這項技術可能在地球上有應用,Prat 說。例如,核磁共振成像 (MRI) 機器使用一個巨大的磁體,需要人們處於一個密閉的中央管中進行診斷成像。

但是,如果一個裝置可以將磁場從一個位置漏斗到另一個位置,那麼就可以在遠離人體的情況下用強磁體對身體進行拍照,從而使人們擺脫 MRI 機器的幽閉環境,Prat 說。

為了做到這一點,研究人員需要修改他們的磁性蟲洞裝置的形狀。球體是最容易建模的形狀,但圓柱形外殼將是最有用的,Prat 說。

“如果你想將此應用於醫療技術或醫療裝置,你肯定會對定向到任何給定方向感興趣,”Prat 說。“球形不是最實用的幾何形狀。”

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