Einer Gruppe von Mathematikern zufolge ist es möglich, Geräte mit internen Tunneln zu erstellen, die für elektromagnetische Wellen - gewissermaßen Wurmlöcher - nicht erkennbar sind. Die Gruppe diskutiert die Idee in einem Artikel, der in der Online-Ausgabe der Physical Review Letters vom 29. Oktober veröffentlicht wurde.

Die Wissenschaftler sagen, dass durch kundenspezifisches Design der Werte von zwei Parametern, die elektromagnetische (EM) Materialien, die elektrische Permittivität und die magnetische Permeabilität beschreiben, um und innerhalb eines Zylinders ein neuartiges optisches Gerät hergestellt werden könnte. Im Wesentlichen wäre der größte Teil der Vorrichtung für die Erfassung einer bestimmten Frequenz durch externe EM-Strahlung unsichtbar, wobei nur die Enden des Zylinders für die EM-Wellen sichtbar und zugänglich wären.

"Die gewählten Werte für die Permittivität und Permeabilität würden dazu führen, dass die Beschichtung EM-Wellen auf eine Weise manipuliert, die in der Natur nicht zu sehen ist", erklärte der Mathematiker Allan Greenleaf von der Universität Rochester PhysOrg.com .

Die Permittivität ist ein Maß für die Bereitschaft eines Materials, als Reaktion auf ein angelegtes elektrisches Feld elektrisch polarisiert zu werden (wie gut es das Feld „zulässt“). Die Permeabilität beschreibt, wie magnetisch ein Material wird, wenn ein Magnetfeld angelegt wird. Moderne EM-Materialien, sogenannte Metamaterialien, ermöglichen es, theoretische Konstruktionen wie ein Wurmloch zumindest prinzipiell physikalisch zu konstruieren.

Greenleaf und seine Kollegen, Yaroslav Kurylev vom University College in London, Matti Lassas von der Helsinki University of Technology und Gunther Uhlmann von der University of Washington, verwenden das Wort „Wurmloch“ eher in mathematischer als in physikalischer Hinsicht. Das heißt, die Vorrichtungen würden unter dem Gesichtspunkt von Maxwells Gleichungen, den vier Grundgleichungen, die die Beziehung zwischen elektrischen Feldern, Magnetfeldern, elektrischer Ladung und elektrischem Strom beschreiben, als Wurmlöcher wirken.

Für alle anderen Frequenzen als die, für die die Permittivität und Permeabilität ausgelegt wurden, würde der Tunnelbereich ungefähr wie ein Vollzylinder aussehen. Aber für die richtigen Frequenzen, sagt Greenleaf, „hat der Tunnel den Effekt, die Topologie des Raums zu verändern. Die elektromagnetischen Wellen verhalten sich so, als würden sie sich durch einen Raum ausbreiten, an dem ein Griff angebracht ist, genauso wie Ameisen, die an der Tür Ihres Kühlschranks kriechen, zwei Möglichkeiten haben, von einem Ende des Griffs zum anderen zu gelangen: auf Reisen über dem Griff oder auf der ebenen Fläche darunter. “

Das heißt, jedes Objekt innerhalb des Tunnels ist nur für EM-Wellen sichtbar, die an einem der Tunnelenden eintreten. Umgekehrt können EM-Wellen, die von einem Objekt im Tunnel ausgesendet werden, nur durch eines der Enden austreten. Greenleaf sagt jedoch, dass es wichtig ist zu beachten, dass die Form des Raumes nicht tatsächlich geändert wurde, wie es bei Einstein-Rosen-Wurmlöchern in der allgemeinen Relativitätstheorie der Fall ist.

Dieser Effekt könnte interessante Anwendungen haben. Beispielsweise scheint ein magnetischer Dipol (wie ein Stabmagnet), der in der Nähe eines der Enden angeordnet ist, am anderen Ende einem magnetischen Monopol, einem theoretischen Teilchen mit nur einem Magnetpol, nahe zu kommen, dh das eine magnetische Ladung aufweist. Wahre magnetische Monopole wurden nie entdeckt, und die Arbeit von Greenleaf und seinen Kollegen behauptet nichts anderes.

Die Wissenschaftler schlagen andere mögliche Anwendungen vor, beispielsweise in der Magnetresonanztomographie (MRT), bei der ein Wurmlochgerät verwendet werden könnte, damit Ärzte einen Patienten operieren und gleichzeitig den Patienten abbilden können. Ärzte könnten chirurgische Metallwerkzeuge in den Tunnelbereich einführen, ohne das Magnetfeld des MRT-Geräts zu stören.

Ein anderes Beispiel ist ein optischer Computer, bei dem aktive Komponenten in Wurmlöchern platziert werden könnten, um nicht miteinander zu interagieren und Fehlfunktionen zu verursachen.

Metamaterialien für die Unsichtbarkeit, die sich noch in einem sehr frühen Entwicklungsstadium befinden, werden bereits erforscht. Im vergangenen Jahr haben Wissenschaftler der Duke University ein Gerät entwickelt, das eine Kupferscheibe für die Beobachtung durch Mikrowellen unsichtbar macht.

Zitat: Allan Greenleaf, Yaroslav Kurylev, Matti Lassas und Gunther Uhlmann „Elektromagnetische Wurmlöcher und virtuelle magnetische Monopole aus Metamaterialien“ Phys. Rev. Lett. 99, 183901 (2007)

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