实验室创造磁性虫洞

该装置就像一个虫洞,仿佛磁场通过“额外的特殊维度”传输

物理学家们从科幻小说中汲取灵感,制造了一个虫洞,可以将磁场穿梭于空间之中。

“这个装置可以将磁场从空间中的一个点传输到另一个点,通过一个磁性隐形的路径,”研究合著者,西班牙巴塞罗那自治大学物理学博士生 Jordi Prat-Camps 说。“从磁性的角度来看,这个装置就像一个虫洞,仿佛磁场通过一个额外的特殊维度传输。” 

虫洞的概念来自于阿尔伯特·爱因斯坦的理论。1935年,爱因斯坦和同事内森·罗森意识到,广义相对论允许存在可以连接时空中两个不同点的桥梁。理论上,这些爱因斯坦-罗森桥,或虫洞,可以使物体在遥远距离之间瞬间穿梭(尽管该理论中的隧道极其微小,通常无法容纳太空旅行者)。到目前为止,还没有人发现时空虫洞实际存在的证据。[科学事实还是科幻?10个科幻概念的合理性]


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这个新的虫洞本身不是一个时空虫洞,而是一个未来主义“隐形斗篷”的实现,该斗篷最初于 2007 年在 Physical Review Letters 杂志上提出。这种类型的虫洞可以对外隐藏电磁波。问题是,要使该方法适用于光,需要使用极其不切实际且难以处理的材料,Prat 说。

磁性虫洞
但事实证明,制造磁性虫洞的材料已经存在,并且更容易获得。特别是,超导体可以承载高水平的电流或带电粒子,并将磁场线从其内部排出,本质上是弯曲或扭曲这些线。这实际上允许磁场执行与其周围 3D 环境不同的操作,这是隐藏磁场中扰动的第一步。

因此,该团队设计了一个三层物体,由两个同心球体和一个内部螺旋圆柱体组成。内层本质上是将磁场从一端传输到另一端,而另外两层则起到隐藏磁场存在的作用。

内圆柱体由铁磁性坡莫合金制成。铁磁性材料表现出最强的磁性形式,而坡莫合金具有高磁导率,通常用于屏蔽电子设备。

一个由称为钇钡铜氧化物的高温超导材料制成的薄壳衬在内圆柱体的内侧,弯曲了穿过内部的磁场。

最外层外壳由另一种坡莫合金制成,但由 150 块切割并放置好的碎片组成,以完美抵消超导外壳对磁场的弯曲作用。整个装置放置在液氮浴中(高温超导体需要液氮的低温才能工作)。

通常,磁场线从某个位置向外辐射并随时间衰减,但磁场的存在应该可以从其周围的所有点检测到。然而,新的磁性虫洞将磁场从圆柱体的一侧漏斗到另一侧,使其在传输过程中“隐形”,似乎从管子的出口侧凭空冒出来,研究人员今天(8 月 20 日)在 Scientific Reports 杂志上报告说。

“从磁性的角度来看,磁体的磁场从虫洞的一端消失,然后在虫洞的另一端再次出现,”Prat 告诉 Live Science。

更广泛的应用
目前尚不清楚太空中是否潜伏着类似的磁性虫洞,但这项技术可能在地球上有应用,Prat 说。例如,核磁共振成像 (MRI) 机器使用一个巨大的磁体,需要人们处于一个密闭的中央管中进行诊断成像。

但是,如果一个装置可以将磁场从一个位置漏斗到另一个位置,那么就可以在远离人体的情况下用强磁体对身体进行拍照,从而使人们摆脱 MRI 机器的幽闭环境,Prat 说。

为了做到这一点,研究人员需要修改他们的磁性虫洞装置的形状。球体是最容易建模的形状,但圆柱形外壳将是最有用的,Prat 说。

“如果你想将此应用于医疗技术或医疗设备,你肯定会对定向到任何给定方向感兴趣,”Prat 说。“球形不是最实用的几何形状。”

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