Fysikere omgår århundreder gammel teori for at annullere magnetiske felter

Et team af videnskabsmænd, herunder to fysikere ved University of Sussex, har fundet en måde at omgå en 178 år gammel teori, som betyder, at de effektivt kan annullere magnetiske felter på afstand. De er de første, der kan gøre det på en måde, der har praktiske fordele.

Arbejdet forventes at have en bred vifte af anvendelser. For eksempel, patienter med neurologiske lidelser som Alzheimers eller Parkinsons kan i fremtiden få en mere præcis diagnose. Med evnen til at udelukke 'støjende' eksterne magnetfelter, læger, der bruger magnetfeltscannere, vil kunne se mere præcist, hvad der sker i hjernen.

Undersøgelsen "Tiloring magnetic fields in inaccessible regions" er udgivet i Fysisk gennemgangsbreve . Det er et internationalt samarbejde mellem Dr. Mark Bason og Jordi Prat-Camps ved University of Sussex, og Rosa Mach-Batlle og Nuria Del-Valle fra Universitat Autonoma de Barcelona og andre institutioner.

"Earnshaw's Theorem" fra 1842 begrænser muligheden for at forme magnetiske felter. Holdet var i stand til at beregne en innovativ måde at omgå denne teori for effektivt at annullere andre magnetiske felter, som kan forvirre aflæsninger i eksperimenter.

Rent praktisk, de opnåede dette ved at skabe en enhed bestående af et omhyggeligt arrangement af elektriske ledninger. Dette skaber yderligere felter og modvirker således virkningerne af det uønskede magnetfelt. Forskere har kæmpet med denne udfordring i årevis, men nu har holdet fundet en ny strategi til at håndtere disse problematiske områder. Mens en lignende effekt er opnået ved meget højere frekvenser, det er første gang, det er blevet opnået ved lave frekvenser og statiske felter – såsom biologiske frekvenser – hvilket vil låse op for en lang række nyttige applikationer.

Andre mulige fremtidige anvendelser for dette arbejde omfatter:

• Kvanteteknologi og kvanteberegning, hvor 'støj' fra ydre magnetfelter kan påvirke eksperimentelle aflæsninger
• Neuroimaging, hvor en teknik kaldet 'transkraniel magnetisk stimulation' aktiverer forskellige områder af hjernen gennem magnetiske felter. Ved at bruge teknikkerne i denne artikel, læger vil muligvis være i stand til mere omhyggeligt at behandle områder af hjernen, der har brug for stimulering.
• Biomedicin, til bedre at kontrollere og manipulere nanorobotter og magnetiske nanopartikler, der flyttes inde i en krop ved hjælp af eksterne magnetfelter. Potentielle anvendelser for denne udvikling omfatter forbedret lægemiddellevering og magnetisk hypertermibehandlinger.

Dr. Rosa Mach-Batlle, hovedforfatteren på papiret fra Universitat Autonoma de Barcelona, sagde:"Startende fra det grundlæggende spørgsmål om, hvorvidt det var muligt eller ej at skabe en magnetisk kilde på afstand, vi kom op med en strategi til fjernstyring af magnetisme, som vi mener kan have en betydelig indflydelse på teknologier, der er afhængige af magnetfeltfordelingen i utilgængelige områder, såsom inde i en menneskekrop."

Dr. Mark Bason fra School of Mathematical and Physical Sciences ved University of Sussex sagde:"Vi har opdaget en måde at omgå Earnshaws teorem på, som mange mennesker ikke forestillede sig var mulig. Som fysiker, det er ret spændende. Men det er ikke kun en teoretisk øvelse, da vores forskning kan føre til nogle virkelig vigtige anvendelser:mere nøjagtig diagnose for patienter med motorneuronsygdom i fremtiden, for eksempel, bedre forståelse af demens i hjernen, eller fremskynde udviklingen af ​​kvanteteknologi."