Испанские учёные из Автономного университета Барселоны спроектировали цилиндрический «антимагнит».

Новая модель напоминает известные маскирующие приспособления на базе метаматериалов, способные сделать некий объём «невидимым» для электромагнитных волн. В 2007 году пионеры этого направления прикладной физики Бенджамин Вуд и Джон Пендри, сотрудники Имперского колледжа Лондона, уже рассматривали электромагнитные волны в пределе нулевой частоты и составили теоретическое описание устройства, которое позволяет объекту, помещённому внутрь него, избавиться от действия внешнего статического магнитного поля. При этом само поле не должно испытывать возмущений за границами устройства.

Такая маскировка, как оказалось, требует материала с анизотропными и зависящими от пространственного положения величинами магнитной проницаемости μ, которая принимает значение μ < 1 в одном направлении и превосходит единицу в противоположном. Требование μ < 1 выполнимо с помощью массивов сверхпроводящих пластин, вытесняющих магнитное поле из своего объёма при реализации эффекта Мейснера, а μ > 1 можно получить с использованием ферромагнитных материалов. Однако технологию создания рабочего образца британцы не продумали, и магнитное маскирующее устройство до сих пор не изготовлено.

Испанцы развили эту идею, и их «антимагнит» по своим возможностям превосходит описанное выше приспособление.

Во-первых, он жёстко ограничивает «распространение» магнитного поля, созданного неким объектом (скажем, обычным постоянным магнитом), который находится внутри оболочки устройства.

Во-вторых, система, образованная оболочкой и внутренним объёмом, остаётся незаметной для внешнего наблюдателя, который использует магнитные способы обнаружения.

Рис. 1. Моделирование «антимагнита». В левом верхнем углу показаны линии поля цилиндрического магнита; когда к нему подносят второй магнит (b), положение линий меняется в результате взаимодействия. Если один из магнитов закрыть «антимагнитом» (с), поле вне защищённой области примет изначальный вид. В нижней части рисунка показан «антимагнит» в поле проводника с током (d) и обычном однородном магнитном поле (e), а также действие устройства с разорванной оболочкой. Модельный «антимагнит» включает в себя сверхпроводящий слой с μ = 0 и 10 чередующихся слоёв с параметрами μ_фм = 6, μ_ρ = 0,104 и μ_θ = 1. (Иллюстрация авторов работы).

Создать подобный «антимагнит» проще, чем изготовить устройство по схеме Вуда и Пендри. Цилиндрическая оболочка «антимагнита» будет содержать несколько слоёв, причём внутренний должен быть сверхпроводящим и иметь магнитную проницаемость, стремящуюся к нулю. За ним последуют чередующиеся слои двух типов. Первый — тривиальный — будет выполняться из однородного и изотропного ферромагнитного материала с неизменной μ_фм > 1, а второй должен иметь постоянные радиальную проницаемость μ_ρ < 1/μ_фм и угловую проницаемость μ_θ = 1. Такое сочетание свойств, по словам авторов, можно реализовать на основе уже упоминавшихся массивов сверхпроводящих пластин, что подтверждает проведённый в 2008 году опыт.

Препринт статьи можно скачать с сайта arXiv.