Магнитное поле, создаваемое таким способом, выглядит так, будто его формирует другой источник. Эта иллюзия, которую можно применять в реальности. Такой способ поможет в лечении рака, когда непосредственно в опухоль будет вноситься лекарство с помощью капсул, выполненных из магнитных наночастиц.
Управление магнетизмом, необходимое для широкого спектра технологий, затрудняется невозможностью создания максимального магнитного поля в свободном пространстве.
Сила магнитного поля уменьшается с расстоянием от магнита, и доказанная в 1842 г. теорема Ирншоу гласит, что невозможно создать точку максимальной напряженности магнитного поля в пустом пространстве.
Роза Мах-Батль, физик Центра биомолекулярных нанотехнологий (Италия), считает, что если не может быть максимумов магнитного поля в пустом пространстве, но нельзя создать магнитное поле удаленно, не поместив источник в определенное место.
Однако Мах-Батль и ее коллеги думали, что им удастся обойти эту проблему. Они были вдохновлены работой в области оптики, в которой используются специально разработанные материалы, известные как метаматериалы (обладающие свойствами, не присущими никаким природным материалам), чтобы обойти ограничения на разрешение, устанавливаемые длиной волны света. Точно так же, думали они, гипотетические магнитные материалы могут сделать невозможное в мире магнитных полей.
Исследователи представили материал с отрицательной магнитной проницаемостью равной 1. Магнитная проницаемость материала показывает, насколько этот материал увеличивает или уменьшает магнитное поле при воздействии этого поля. В этом материале направление магнетизма, индуцируемого внутри материала, будет противоположным направлению начального магнитного поля.
Когда ток проходит по ним, возникает магнитное поле. И оно обладает теми же свойствами, как если бы оно возникло вне устройства. Но различить такие поля невозможно.
Таким образом физикам удалось создать иллюзию наличия источника на расстоянии. Как этот метод может работать в реальных условиях – физики пока не знают. Дальнейшие исследования позволят выяснить новые сведения о свойствах таких магнитных полей.
Конечно, новый метод создания магнитных полей, основанный на несуществующих материалах, не был бы особенно полезным. Но даже несмотря на то, что этого гипотетического материала с отрицательной проницаемостью не существует, физики могут создать своего рода временный «материал» из электрического тока, проходящего через определенное расположение проводов. Это потому, что ток индуцирует магнетизм, и наоборот, что является следствием уравнений электромагнетизма Максвелла.
«В конце концов, мы не используем какой-либо материал, мы используем точное расположение токов, которое можно рассматривать как активный метаматериал», - сказал Мах-Батлле Live Science.
Чтобы создать поле на расстоянии, Мах-Батль и ее команда создали полый цилиндр, состоящий примерно из 20 проводов, окружающих один длинный внутренний провод. Когда ток проходит по этим проводам, он создает магнитное поле, которое выглядит так же, как если бы длинный внутренний провод находился снаружи устройства. Это электромагнитный эквивалент голоса чревовещателя; источник поля на самом деле не находится вне устройства, но само поле неотличимо от поля, которое возникло бы, если бы источник находился вне устройства.
«Мы создаем иллюзию наличия этого источника на расстоянии», - сказал Мах-Батль. Исследователи опубликовали свои выводы 23 октября в журнале Physical Review Letters.
По-прежнему возникают вопросы о том, насколько хорошо этот метод будет работать в реальных приложениях. Одна из особенностей системы состоит в том, что между проволочным цилиндром и удаленным полем существует область очень сильных магнитных полей. По словам Маха-Батля, эта область может помешать некоторым приложениям исследования, хотя будет ли это проблематично или нет, вероятно, зависит от того, что вы пытаетесь сделать с полем.
Помимо доставки лекарств, применение метода моджно включить в подавление магнитных полей на расстоянии, он может быть полезен в квантовых вычислениях для уменьшения «шума» от внешних полей, которые могут мешать измерениям. Еще одно применение может заключаться в улучшении транскраниальной магнитной стимуляции, при которой используются магниты для стимуляции нейронов мозга для лечения депрессии. Возможность управлять магнитными полями на расстоянии может улучшить точность транскраниальной магнитной стимуляции, чтобы врачи могли лучше сосредоточиться на определенных областях человеческого мозга .
Позже, исследователи планируют создать такую конфигурацию проводов, которая позволит создавать трехмерные магнитные поля
.
