Los agujeros de gusano normalmente son material de ciencia-ficción, pero una nueva investigación llevada a cabo por un grupo de físicos en España, ha demostrado que es posible construir el equivalente magnético a un agujero de gusano que puede transportar un campo magnético de un punto del espacio a otro.
El equipo ha construido un agujero de gusano esférico, hecho de componentes ferromagnéticos y superconductores, que está magnéticamente oculto.
Los investigadores dicen que el trabajo podría mostrarse particularmente útil en la imagen por resonancia magnética.
A la izquierda, ilustración del dispositivo.
A la derecha su apariencia desde un punto de vista magnético
Los agujeros de gusano son “características topológicas” hipotéticas, o túneles que, en teoría, conectarían dos regiones distantes del espacio-tiempo, a través de dimensiones superiores. Están predichas por ciertas soluciones de la relatividad general, como resultado de una severa distorsión del espacio-tiempo por parte de objetos masivos, pero nunca se han observado en la naturaleza, y sería extremadamente difícil recrearlos en el laboratorio.
Imanes manipulados
En el último trabajo, Álvaro Sánchez y sus colegas de la Universidad Autónoma de Barcelona han diseñado y construido un agujero de gusano para un campo magnético. La esfera de 9 centímetros de diámetro guía y oculta un campo magnético procedente de una fuente dipolar situada a un lado de la misma, de tal forma que las líneas de campo parecen emanar de un monopolo en el otro lado de la esfera. Es más, parece que el campo tomase un atajo invisible a través del espacio intermedio. “Ves el aparato con tus ojos”, dice Sánchez, “pero magnéticamente es indetectable. Es como si las líneas de campo hayan pasado a través de otra dimensión espacial”.
La esfera consta de tres partes. A través de la misma hay un tubo hecho de una fina lámina de aleación ferromagnética de hierro-níquel, la cual se enrolla en una espiral, que es la que transporta el campo aplicado. Esta “manguera magnética” es necesaria dado que el campo magnético decae rápidamente con la distancia, hace dos años Sánchez y sus colaboradores diseñaron una manguera alternativa.
Las otras dos partes forman una cobertura esférica: una capa de cinta superconductora rodeada por un conjunto de placas (de alta permeabilidad) de la aleación. El superconductor repele los campos magnéticos externos, aislando magnéticamente la manguera de su interior; mientras que el conjunto compensa el hecho de que el superconductor distorsiona cualquier campo externo al repelerlo. Diseñar el conjunto de forma tan precisa que cancele la señal magnética del superconductor, requirió de un amplio modelado por computador, apunta el coautor Jordi Prat-Camps.
Para poner a prueba su agujero de gusano, el equipo colocó el dispositivo en un campo magnético externo creado por un par de bobinas de Helmholtz, y luego insertaron sondas magnéticas en dos puntos, a la salida del agujero de gusano, y a lo largo del mismo. Tal como pretendían, los investigadores encontraron que la primera sonda reveló el campo similar al monopolo. El segundo, al moverlo hacia delante y hacia atrás, no mostró distorsión del campo externo (que no era el caso cuando se quitaban las dos capas).
El trabajo se apoya en la propuesta teórica planteada por Allan Greenleaf y sus colegas, de la Universidad de Rochester, en los Estados Unidos, en 2007. El grupo de Greenleaf en realidad esbozó el diseño de un agujero de gusano que se aplicaría a ondas electromagnéticas en general, incluyendo la luz, y no sólo a campos magnéticos estáticos. Pero Sánchez explica que construir en la realidad tal dispositivo sería extraordinariamenrte difícil, requeriría unos valores extremos de permeabilidad magnética, así como una permitividad magnética más difícil de manipular. Sánchez apunta que el nuevo dispositivo no es la primera capa magnética del mundo, pero cree que es la primera de tal tipo en trabajar en tres dimensiones, no en dos. También cree que es el primer agujero de gusano artificial jamás creado de cualquier tipo de variedad.
Por desgracia, Sánchez no cree que pueda ayudar a mejorar nuestra comprensión de los supuestos agujeros de gusano cosmológicos.
Esos objetos dependerían de la distorsión del propio espacio-tiempo, no de un campo particular dentro del espacio-tiempo, y requerirían de una enorme fuente de gravedad. “Los científicos son muy buenos manipulando campos magnéticos”, dice, “pero no tenemos la misma maestría con la gravitación”.
Muchas aplicaciones magnéticas
Sin embargo, la capacidad para aislar campos magnéticos unos de otros podría ser útil en aplicaciones como la imagen por resonancia magnética, permitiendo potencialmente mostrar imágenes de distintas partes del cuerpo. “Nuestra principal motivación era científica”, señala Sánchez, “pero dado que los campos magnéticos se usan para tantas cosas, nuestro dispositivo podría tener muchas aplicaciones potenciales”.
Tie Jun Cui, ingeniero eléctrico en la Universidad del Sureste de China, que no estuvo implicado en el trabajo, está de acuerdo con Sánchez, y cree que podría ser posible crear dispositivos análogos para el sonido o el calor, por ejemplo. “Considerando los distintos diseños de ocultación acústica propuestos en los últimos años, no debería ser difícil diseñar un túnel acústico invisible”, comenta.
John Pendry del Imperial College de Londres, cuya técnica de ópticas de transformación se ha usado para desarrollar dispositivos de ocultación, apunta que no hay nada, en principio, que evite que el agujero de gusano magnético funcione como se ha indicado, pero le gustaría tener más detalles de los investigadores españoles antes de apoyar su trabajo.
“No dan muchos detalles de su diseño, ni de las simulaciones por ordenador a las que se refieren”, señala.
El agujero de gusano se describe en la revista Scientific Reports.
