Magnetische tuinslang als ‘wormgat’

Een curieus ‘magnetisch wormgat’ van Spaanse fysici heeft mogelijk waarde voor de medische diagnostiek.

De laagjes in een bol maken het magnetisch wormgat mogelijk. De binnenste schil bestaat uit stripjes supergeleidend materiaal (geel) op een plastic mal (groen). Daar overheen komt een schil van mu-metalen plaatjes (grijs) gevat in een andere plastic drager (rood). Het feitelijke wormgat is een ‘tuinslang’ van opgerold mu-metaal (blauw). Tekeningen Universitat Autonoma de Barcelona,

Kijk naar Star Trek, Interstellar, Contact – een beetje sciencefiction-verhaal heeft wel ergens een zogeheten wormgat in het plot. Een wormgat is een soort sluiproute door de ruimte waardoor voorwerpen verdwijnen in punt A om meteen in een heel ander punt B weer te verschijnen. Met andere woorden: de ideale snelweg om te kunnen tijdreizen of om binnen een mensenleven intergalactische afstanden te kunnen afleggen.

Catalaanse natuurkundigen hebben nu een daadwerkelijk functionerend ‘wormgat voor magnetische velden’ gebouwd. Een magnetisch veld aan het ene uiteinde wordt automatisch getransporteerd naar het andere uiteinde, zonder dat het daartussenin detecteerbaar is. Het is alsof het door een ‘tunnel buiten de ruimte’ overgebracht wordt, stellen Jordi Prat-Camps, Charles Navau en Alvaro Sanchez van Universitat Autònoma de Barcelona in het vakblad Scientific Reports.

Voor mensenogen is het wormgat overigens gewoon zichtbaar: een soort mini-discobol ter grootte van een tennisbal. Alleen iemand met magnetisch tastende ogen zou eroverheen kunnen kijken.

Maar het wormgat heeft een serieuze wetenschappelijke achtergrond. Volgens Einsteins Algemene Relativiteitstheorie is het mogelijk om de ruimte-tijd zó te plooien dat verafgelegen punten (of zelfs verschillende tijden) door een soort tunnel verbonden worden. Voor het aanleggen en openhouden van zo’n ‘Einstein-Rosen-brug’ is alleen een grote hoeveelheid negatieve energie nodig, en die vorm van energie is nog nooit in werkelijkheid aangetroffen.

Van dat alles is dus géén sprake bij deze magnetische versie van het wormgat. Het team uit Barcelona heeft de naam waarschijnlijk gekozen om verzekerd te zijn van een goede PR. Het klinkt in ieder geval wél spectaculairder dan de magnetic hose, die de Catalanen vorig jaar beschreven in het vakblad Physical Review Letters. Ook deze ‘magnetische tuinslang’ kon al magnetische velden over een afstandje transporteren, maar niet zonder dat magnetische velden in de tussenliggende ruimte worden beïnvloed.

Om dat te voorkomen omhulden Prat-Cramps en collega’s een stukje magnetische tuinslang nu met een bolvormige magnetische onzichtbaarheidsmantel. De binnenste schil daarvan bestaat uit een supergeleidend materiaal (dat gekoeld moet worden in vloeibaar stikstof). Het supergeleidende materiaal sluit magnetische velden buiten, waardoor het binnenste onzichtbaar wordt.

Deze supergeleidende binnenschil beïnvloedt echter de magnetische velden buiten de bol wel weer. Om dat effect weer op te heffen gebruikten de Catalanen een buitenschil van plaatjes speciaal mu-metaal, een legering die veel gebruikt wordt om apparatuur magnetisch af te schermen.

Een magnetisch veld aan de ene kant van de bol, reist nu door de magnetische tuinslang naar de andere zijde, zonder dat dit onderweg meetbaar is. Met een wat losjes gehanteerde definitie zou je dit dus wel een wormgat voor magnetisme kunnen noemen.

Magnetische wormgaten hebben mogelijk praktische toepassingen, stellen de onderzoekers, bijvoorbeeld in medische MRI-scanners waarbij hoge, zeer homogene magnetische velden gebruikt worden om in het binnenste van de patiënt te kijken. Via een magnetisch wormgat zou op een patiënt in de scanner geopereerd kunnen worden met metalen instrumenten, zonder de magnetische velden te verstoren.

Daarnaast is er een natuurkundig unicum mee op te wekken. Normaal gesproken is iedere magnetische noordpool onlosmakelijk verbonden met een zuidpool, en andersom. Maar met een magnetische wormgat kun je het veld van één pool isoleren door het te transporteren: aan één uiteinde verschijnt een (kunstmatige) magnetische monopool. Heel bijzonder, al zie je het zelden in sciencefiction-films.