Fizikte 178 yıllık bir imkânsızlık teorisi gerçek oldu

Manyetik alanın gücü, mıknatıstan uzaklaştıkça azalır ve 1842'de kanıtlanmış bir teorem olan Earnshaw'ın Teoremi, boş uzayda –boşlukta- yüklü bir parçacığı dengede tutabilecek bir elektrostatik alan oluşturmanın imkânsız olduğunu söyler. İmkânsızlık teoremi olarak da geçer.

Araştırmayı İtalya’da yöneten ve Istituto Italiano Di Tecnologia Center for Biomolecular Nanotechnologies’de fizikçi olan Rosa Mach-Batlle, “Boş uzayda bir manyetik alan maksimumuna sahip olamazsanız, hedef konuma gerçek bir (manyetik) kaynak yerleştirmeden, bir manyetik kaynağın alanını uzaktan oluşturamayacağınız anlamına gelir” şeklinde durumu açıkladı.

Normal şartlar altında manyetik alanlar bir kaynağın etrafında oluşur. Bir telden akım geçerse o telin etrafında bir alan oluştuğu gözlemlenecektir. Hatta lise yıllarında bu akımın yönünü ve kuvvetini hesaplamanın yolları da öğretilir. Yeni yöntemde bu durum biraz daha alışılmışın dışında kalıyor.

Manyetik Yanılsama

Mach-Battle ve meslektaşları yaptıkları çalışmada, elektrik özel olarak hazırlanmış bir kablo ağının üzerinde hareket ediyor. Böylelikle manyetik alan oluşumu sanki başka bir noktada gerçekleşiyormuş gibi bir yanılsama oluşturuluyor.

Normal şartlar altında manyetik alanların her noktada oluşmayacağı bilinmektedir. Son yıllarda pek çok alanda çığır açan ve yenilikler sağlayan metamateryaller (doğada kendiliğinden oluşmayan malzemelere konulmuş addır) bu noktada araştırmacılara epey yardımcı oluyor.

Ekibin geliştirdiği yeni metamateryallerin özelliği ise manyetik geçirgenliklerinin eksi 1 olması. Bu sayede normalde olması beklenenin tam tersi yönde bir alan oluşturulabiliyor. Elbette bu malzemelerin doğal olmaması, pratiklik ve kullanışlılık anlamında bazı sorunlara neden olabiliyor.

Peki, bu keşif nasıl oldu?

Alanı uzaktan oluşturmak için Mach-Batlle ve ekibi, bir uzun iç teli çevreleyen yaklaşık 20 telden oluşan içi boş bir silindir yaptılar. Akım bu tellerden geçtiğinde, sanki uzun iç tel gerçekten cihazın dışındaymış gibi görünen bir manyetik alan oluşturdu. Bu, bir vantrologun (karnından konuşan kişilere vantrolog veya vantrilok denir) sesini çıkarmasının elektromanyetik eşdeğeridir; alanın kaynağı aslında cihazın dışında değil tam tersine alanın kendisidir. Eğer kaynak cihazın dışında olsaydı ortaya çıkacak olan alandan ayırt edilemezdi.

Mach-Battle, “Bu kaynağa uzaktan sahip olma yanılsamasını oluşturuyoruz” dedi.

Gelecekte yeni uygulama alanları olacak

Kabataslak baktığımızda pek de önemli bir buluş gibi gözükmese de bu yöntem gelecekte başka buluşların yapılmasına önayak olacak gibi gözüküyor. Kanser tedavisi için bir ilaç geliştirdiğimizi varsayalım, ilaç kapsülünün içine konulan nano seviyedeki manyetik parçacıklar manyetik alanlar yardımıyla ilacı doğrudan kanserli bölgeye göndermemizi sağlayabilir. Böylelikle vücutta bulunan diğer sağlıklı hücreleri koruyabiliriz. Tümörün içine manyetik herhangi bir şey yerleştirip ilacın direkt olarak tümöre gitmesini sağlayamayacağımız için burada devreye manyetik alan giriyor. Vücudun dışından oluşturulan manyetik alan ile tümörün bulunduğu yeri hedeflersek ilacı doğrudan tümörlü hücreye yönlendirebiliriz.

Sadece yirmi farklı telin kullanıldığı bu küçük çalışmanın sonuçlarının dünyamıza ne şekilde yön verebileceği konusunda henüz net bir görüş yok. Sistemin hassasiyeti her yerde kullanılabilir olamayacağını gösteriyor. Yine de böyle yöntemlerin biyomedikal ve kuantum bilişim gibi alanlarda kullanılacağına kesin gözüyle bakılıyor.
Araştırmacılar çalışmalarını 23 Ekim tarihinde Pyshical Review Letter’da yayınladılar.

Ayrıntılı bilgilere aşağıdaki kaynaklardan ulaşabilirsiniz.
Pyshical Review Letter: https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.125.177204
https://www.space.com/magnetic-fields-created-from-afar