Οι σκουληκότρυπες θα μπορούσαν να είναι φτιαγμένες από εξωτικά υλικά

Πηγή: PhysicsWorld, 9 Νοεμβρίου 2007

Φανταστείτε ότι εισέρχεστε σε μια τρύπα, για να δείτε μόνο ένα μακρινό αντικείμενο σαν να ήταν ακριβώς δίπλα σας. Δεν έχετε καμία φωτογραφική μηχανή και κανένα ειδικό περισκόπιο  - αντιθέτως κοιτάζετε μέσω μιας ηλεκτρομαγνητικής σκουληκότρυπας, που δημιουργείται με ένα ειδικά σχεδιασμένο υλικό.

Φως ρέει γύρω από μια 'σήραγγα΄ από μεταϋλικό

Μια πρόταση για μια τέτοια σκουληκότρυπα προέρχεται από τον Yaroslav Kurylev στο πανεπιστημιακό Κολέγιο του Λονδίνου και τους συναδέλφους του στις ΗΠΑ και τη Φινλανδία, οι οποίοι την σκέφτηκαν στηριζόμενοι στη μαθηματική θεωρία που μας έδωσε τον αόρατο επενδύτη πέρυσι - μια συσκευή που πραγματοποιήθηκε με μικροκύματα. Εκτιμώντας ότι με έναν τέτοιο επενδύτη που δεν μας επιτρέπει να δούμε το αντικείμενο, οι ακτίνες του φωτός οδηγούνται γύρω από έναν κυλινδρικό ή σφαιρικό όγκο, όπως το νερό που ρέει γύρω από μια πέτρα, μια τέτοια σκουληκότρυπα θα καθοδηγούσε το φως γύρω από μια πιο επιμελημένη, σωληνοειδή μορφή. Η συσκευή θα εμφανιζόταν κανονικά στα περισσότερα μήκη κύματος του φωτός, αλλά σε ειδικά μήκη κύματος αυτή θα εξαφανιζόταν, και το φως που θα εισερχόταν στο σωλήνα από τη μία πλευρά θα έβγαινε από την άλλη, χωρίς να βλέπαμε το ταξίδι της ενδιάμεσα. (Phys. Rev. Lett. 99 183901)

Διαστρεβλωμένο διάστημα

Στο κενό διάστημα, το οποίο έχει έναν ομοιόμορφο δείκτη διάθλασης, το φως ταξιδεύει σε ευθεία γραμμή σύμφωνα με τις καρτεσιανές συντεταγμένες. Για να λυγίσει το φως γύρω από έναν αόρατο επενδύτη ή μια σκουληκότρυπα σχεδιάζεται ένα υλικό με έναν ανομοιόμορφο δείκτη διάθλασης που μετασχηματίζει αυτές τις καρτεσιανές συντεταγμένες σε κυρτές συντεταγμένες. Είναι εύκολο να βρεθούν τα μαθηματικά εκείνα που απαιτούνται για να παραγάγουν τέτοιες αυθαίρετες ισότιμες μετατροπές, στη γεωμετρία που υποστηρίζει τη θεωρία της γενικής σχετικότητας του Einstein, και η οποία μπορεί να συνδυαστεί με τις εξισώσεισ του Maxwell για την περιγραφή της διάδοσης των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων.

Ο Kurylev και οι συνάδελφοι του ονομάζουν το μετασχηματισμό για έναν τέτοιοι αόρατο επενδύτη "υπερμεγέθυνση ενός σημείου", επειδή αυτός βασικά 'τεντώνει' μια απειροελάχιστη μικρή περιοχή σε μια σφαίρα. Για να γίνει μια σκουληκότρυπα, επομένως, όλο αυτό που πρέπει να γίνει είναι να υπερμεγεθυνθεί μια καμπύλη. Και, όπως με τον αόρατο επενδύτη, λένε οι ερευνητές ότι η συσκευή θα μπορούσε να φτιαχτεί με τη δημιουργία μεταϋλικών - εξωτικά, φτιαγμένα από τον άνθρωπο υλικά με ισχυρές ηλεκτρομαγνητικές ιδιότητες - που έχουν τον απαραίτητο ανομοιόμορφο δείκτη διάθλασης.

Αισιόδοξα σχέδια

"Αυτό που προτείνουν είναι σίγουρα ενδιαφέρουσα ιδέα,  λέει ο Ulf Leonhardt, ένας από τους φυσικούς που ονειρεύτηκαν αρχικά τον αόρατο επενδύτη. αλλά πρόσθεσε ότι, δεδομένου ότι μόνο οι κυλινδρικοί αόρατοι επενδύτες έχουν δημιουργηθεί στην πράξη, το επόμενο βήμα θα είναι να δημιουργηθεί ένας αληθινά τρισδιάστατος επενδύτης. Η κατασκευή μιας σκουληκότρυπας είναι ακόμα πιο περίπλοκη, συνεχίζει.

Ακόμα, ο Kurylev και οι συνάδελφοι του έχουν έναν κατάλογο πιθανών εφαρμογών συμπεριλαμβανομένου και των οπτικών ινών για τη μέτρηση των ηλεκτρομαγνητικών πεδίων χωρίς τη διατάραξη τους, ή την παραγωγή μιας τρισδιάστατης τηλεοπτικής εικόνας. Με την τοποθέτηση ενός μαγνήτη κοντά στο ένα άκρο μιας σκουληκότρυπας, το μαγνητικό πεδίο θα προέκυπτε φαινομενικά από το πουθενά στο άλλο άκρο και θα γινόταν ένα μαγνητικό μονόπολο, αν και ο Kurylev δεν ξέρει σε τι μπορεί να χρησιμοποιηθεί.

Οι ερευνητές επίσης αναγνωρίζουν ότι, επειδή οι οπτικές ιδιότητες των σημερινών μεταϋλικών αλλάζουν γρήγορα σαν μια συνάρτηση του μήκους κύματος, μια πρακτική σκουληκότρυπα πιθανώς θα λειτουργούσε μόνο σε ένα στενό εύρος των μηκών κυμάτων. Αυτό σημαίνει ότι, όπως με τους αόρατους επενδύτες, μια σκουληκότρυπα που θα λειτουργεί σε ολόκληρο το ορατό φάσμα είναι κάπως μακρινή. "Υπάρχουν ήδη τα πρώτα αποτελέσματα για την μη ορατότητα στην οπτική κλίμακα", λέει ο Kurylev. "Επειδή, τα αποτελέσματα για τις σκουληκότρυπες είναι παράλληλα με εκείνα για τους επενδύτες, η πρόοδος μπορεί, σε γενικές γραμμές, να μεταφερθεί στις σκουληκότρυπες.