Introduzione

Un team di scienziati, tra cui due fisici dell’University of Sussex, ha trovato il modo di aggirare una teoria vecchia di 178 anni, il che significa che possono effettivamente annullare i campi magnetici a distanza. Sono i primi ad essere in grado di farlo in un modo tale da apportare vantaggi pratici.

Lo studio “Tailoring magnetic fields in inaccessible regions” è pubblicato su Physical Review Letters. Si tratta di una collaborazione internazionale tra il dottor Mark Bason e Jordi Prat-Camps dell’Università del Sussex, e Rosa Mach-Batlle e Nuria Del-Valle dell’Universitat Autonoma de Barcelona e di altre istituzioni.

Applicazioni pratiche della nuvoa ricerca

Credit: University of Sussex

Si spera che il lavoro abbia una grande varietà di applicazioni. Ad esempio, i pazienti con disturbi neurologici come il morbo di Alzheimer o il Parkinson potrebbero in futuro ricevere una diagnosi più accurata. Con la possibilità di annullare i campi magnetici esterni “rumorosi“, i medici che utilizzano gli scanner di campi magnetici saranno in grado di vedere più accuratamente ciò che accade nel cervello.

Il “Teorema di Earnshaw” del 1842 limita la capacità di modellare i campi magnetici. Il team è stato in grado di calcolare un modo innovativo per aggirare questa teoria al fine di annullare efficacemente altri campi magnetici che possono confondere le letture negli esperimenti.

In termini pratici, hanno ottenuto questo risultato creando un dispositivo composto da un’attenta disposizione dei fili elettrici. Questo crea campi aggiuntivi e quindi contrasta gli effetti del campo magnetico indesiderato. Gli scienziati hanno lottato per anni con questa sfida, ma ora il team ha trovato una nuova strategia per affrontare questi campi problematici. Mentre un effetto simile è stato ottenuto a frequenze molto più alte, questa è la prima volta che è stato ottenuto a basse frequenze e campi statici – come le frequenze biologiche – che sbloccheranno una serie di applicazioni utili.

Altre possibili applicazioni future per questo lavoro includono:

  • Tecnologia quantistica e calcolo quantistico, in cui il “rumore” dei campi magnetici esterni può influenzare le letture sperimentali
  • Neuroimaging, in cui una tecnica chiamata ‘stimolazione magnetica transcranica‘ attiva diverse aree del cervello attraverso campi magnetici. Utilizzando le tecniche spiegate nell’articolo sulla nuova ricerca, i medici potrebbero essere in grado di affrontare con maggiore attenzione le aree del cervello che necessitano di stimolazione.
  • Biomedicina, per controllare e manipolare meglio i nanorobot e le nanoparticelle magnetiche che si muovono all’interno di un corpo per mezzo di campi magnetici esterni. Le potenziali applicazioni per questo sviluppo includono una migliore somministrazione di farmaci e terapie magnetiche per l’ipertermia.

La dott.ssa Rosa Mach-Batlle, autrice principale dell’articolo dell’Universitat Autonoma de Barcelona, ha detto: “Partendo dalla questione fondamentale se fosse possibile o meno creare una sorgente magnetica a distanza, abbiamo elaborato una strategia per il controllo del magnetismo a distanza che riteniamo possa avere un impatto significativo nelle tecnologie che si basano sulla distribuzione del campo magnetico in regioni inaccessibili, come all’interno di un corpo umano“.

Il dottor Mark Bason della Scuola di Scienze Matematiche e Fisiche dell’Università del Sussex ha detto: “Abbiamo scoperto un modo per aggirare il teorema di Earnshaw che molte persone non immaginavano fosse possibile. Come fisico, è piuttosto eccitante. Ma non è solo un esercizio teorico, perché la nostra ricerca potrebbe portare ad alcune applicazioni davvero importanti: una diagnosi più accurata per i pazienti affetti da Motor Neurone Disease in futuro, ad esempio, una migliore comprensione della demenza cerebrale, o l’accelerazione dello sviluppo della tecnologia quantistica“.

Scienza in dettaglio

Gli scienziati hanno cercato di controllare il magnetismo per molto tempo. In questo lavoro, i ricercatori hanno dimostrato di poter emulare il campo magnetico di un filo di corrente rettilineo utilizzando un metamateriale, cioè il dispositivo da loro creato che è stato progettato per mostrare specifiche proprietà elettromagnetiche. Sono stati in grado di annullare efficacemente un campo magnetico creando altri campi magnetici contrastanti. Si tratta di una svolta senza precedenti con applicazioni potenzialmente ampie nel mondo reale.

Citazioni e Approfondimenti