Manyetik Solucandeliği >> Radar dalgalarını görünmez yapan makine

Özerk Barcelona Üniversitesi araştırmacıları laboratuarda manyetik alanlardan oluşan özel bir solucandeliği üretti. Manyetik solucandeliğini görünmezlik makinesi gibi kullanan bilim adamları, elektronik aletlerin çalışırken ürettiği manyetik alanları görünmez kılarak sensörlerden gizlemeyi başardı.

Her ne kadar bilim adamlarının amacı hastanede kullanmak için portatif MR cihazları geliştirmek olsa da İspanya’nın amacı farklı. Çünkü bu tür görünmezlik teknolojileri askeri amaçlarla da geliştiriliyor: Örneğin görünmez radar dalgaları yardımıyla bir çatışmada veya casusluk operasyonunda karşı tarafa üstünlük sağlamak.

 

 

Sürpriz saldırı

Görünmezlik pelerini belki de dünyanın en abartılı teknolojisi. Dünyadaki askeri üslere gündüz gözü kimseye görünmeden sızmaya yemin etmediyseniz görünmezlik pelerini kullanmanıza gerek yok. Bunun yerine üsse gece karanlığında yaklaşabilir veya basitçe kimlik değiştirerek giriş yapabilirsiniz.

Ancak, görünmezlik pelerinlerinin işe yaradığı durumlar da var. Örneğin askeri araçların boyasıyla askerlerin giydiği kamuflajlar araziye ve bitki örtüsüne göre renk değiştirebilir. Bukalemun kamuflajlar sayesinde kendini gizleyen özel harekatçıları uzaktan fark etmek zorlaşabilir.

 

 

Tanklar, uçaklar ve gemiler için

Görünmezlik pelerinleri sadece kamuflajla sınırlı değil. Bir de radarlar, uçaklar ve telsizler var. Bunlar askerlerin aralarında iletişim kurmak ve düşman hedeflerini uzaktan görmek için kullandığı teknolojiler.

Aktif tarama teknolojisi kullanan bu sistemler, elektromanyetik dalgalar yayan radarlar ve diğer sensörler yoluyla düşmanı uzaktan tespit etmeye ve hedefe kilitlenerek füze atmaya yarıyor.

Öte yandan radarların en büyük eksiği çalışırken kendi varlıklarını cümle aleme ilan etmeleri: Karşı tarafın radarları aktif sinyalleri görüyor. Bu da hayalet uçakların (stealth uçaklar) hedefe yaklaşırken radarlarını kapatmasını gerektiriyor. Ancak aktif radarları kapatan uçaklar kısmen kör oluyor.

 

 

Görünmez radarlar

Amerikalılar bunun için bir çözüm geliştirdiler: İki F-22 Raptor avcı uçağı karşı tarafın hava sahasına girdiğinde, önde giden uçak önceden belirlenen hedefleri radarıyla aydınlatıyor. Arkadan gelen, ama henüz düşman radarlarının dışında olan kardeş uçak da füzelerini öndeki uçağın radarlarını kullanarak ateşliyor. Ardından uçaklar karşı tarafın hava sahasını hızla terk ediyor ama füzeler bu sırada hedefi vurmuş oluyor

Peki ya uçaklar ve gemilerdeki radarları görünmez olsaydı? O zaman karşı tarafı radarla istediğiniz gibi gözetleyebilir, hedefe kilitlenebilir ve gemilerle tanklarını kimse fark etmeden vurabilirdiniz. Bu da çatışmada size tartışmasız bir üstünlük sağlardı: Hem radara yakalanmayan uçaklar hem de görünmez radarlar kullanarak hedefi gizli vuruşla etkisiz hale getirmek büyük bir avantaj.

 

 

Nasıl çalışıyor?

Solucandelikleriyle! İspanya’nın radar dalgalarını neden görünmez kılmak istediğini anlattık. Şimdi de manyetik solucandelikleriyle radarları nasıl görünmez kıldıklarını anlatalım.

Özerk Barcelona Üniversitesi’nde doktora çalışmalarını yürüten Jordi Prat-Camps konuyu şöyle açıklıyor: “Geliştirdiğimiz deney aygıtı, laboratuarda yaratılan manyetik alanları uzaydaki bir noktadan diğer noktaya manyetik olarak görünmez şekilde iletiyor. Manyetizma açısından bakacak olursak bu aygıt solucandeliği gibi çalışıyor. Sanki manyetik alan ekstra bir uzay boyutuna taşınarak aktarılmış gibi.”

 

 

İyi de solucan deliği nedir?

Solucandeliklerini blogda şurada, şurada ve şurada anlattım; ayrıca Popular Science Türkiye’de konuyla ilgili bir yazı yazdım. Bu nedenle fazla tekniğe girmeden özet geçeceğim:

Solucandeliği kavramı Albert Einstein’ın teorilerinden geliyor. Einstein ve meslektaşı Nathan Rosen 1935 yılında yaptıkları hesaplamalarda, genel görelilik teorisinin uzay-zamandaki iki farklı noktayı birbirine bağlayan köprüler oluşturmaya izin verdiğini gördüler.

Solucandelikleri ya da bilimsel adıyla Einstein-Rosen köprüleri teorik olarak uzayda birbirine uzak olan iki noktayı birbirine bağlayan bir kısayol oluşturabiliyor (ancak teorideki tüneller kimsenin içinden geçemeyeceği kadar küçük, yani astronotların bunları kullanması mümkün değil). Ancak, bugüne kadar kimse solucandeliklerinin var olduğuna dair bir kanıt bulamadı.

 

 

Manyetik solucandeliği gerçek bir solucandeliği mi?

Hayır. Solucandelikleri manyetik alanlarla değil, kütleçekim kuvvetiyle çalışıyor ve uzay-zamanı bükerek içinde bir tünel oluşturuyor. Bununla birlikte Özerk Barcelona Üniversitesi’nin geliştirdiği manyetik solucandeliği, manyetik alanlar ve radar dalgaları üzerinde yaptığı etki bakımından solucandeliği prensibine göre çalışıyor. Bu nedenle de pratikte solucandeliği olarak kabul ediliyor.

Manyetik solucandeliğiyle çalışan görünmezlik makineleri 2007 yılında Physical Review hakemli dergisinde yayınlanan bir makaleyle kamuoyuna duyurulmuştu.¹ Bu tür manyetik solucandelikleri elektromanyetik dalgaları dışarıdan gizliyor. Tek sorun, manyetik solucandeliği üreten görünmezlik makinesini özel malzemelerden imal etmek gerekmesi. Bu malzemeleri üretmek ve işlemekse çok zor.

 

 

Manyetik görünmezlik makinesi

Son yıllarda yapılan araştırmalar süperiletkenlerin manyetik solucandeliği oluşturmakta kullanılabileceğini gösterdi. Süperiletkenler elektriğe direnç göstermediği için elektriği neredeyse kusursuz iletiyor ve bu sırada güçlü manyetik alanlar oluşturuyor.

Aslında süperiletkenler manyetik alanları tıpkı uzay-zamanı büken gerçek solucandelikleri gibi büküyor. Bu özellik manyetik alanları bükerek görünmez kılmanın ilk adımını oluşturuyor.

 

 

Garip bir zımbırtı

Bilim adamları ortasında silindir şekilli bir spiral (yatak yayına benzeyen bir mıknatıs) olan iç içe geçmiş iki küreden oluşan ve dıştan bakınca plaj topuna benzeyen üç katmanlı bir aygıt tasarladılar. En içteki kürenin merkezdeki silindire bakan iç yüzü aygıtın oluşturduğu manyetik alanı bir uçtan diğer uca iletirken, diğer iki katman da manyetik alanı gözlerden gizleyecekti.

Kürelerin içinde bulunan silindir “ferromanyetik mu-metalden” üretildi. Özel bir demir-nikel karışımından üretilen bu yumuşak manyetik alaşım, manyetik alanlara karşı hassas olan elektronik cihazları yıldırım düşmesi gibi doğa olaylarından koruyor.

Ferromanyetik metaller güçlü manyetik alanlar üretiyor ve mu-metaller de bu alanların yönünü değiştiriyor. İki metal bu garip tasarımlı aygıttaki iç içe geçmiş kürelerle birlikte kullanıldığında bir tür manyetik solucandeliği oluşturarak manyetik alanları görünmez kılıyor.

 

 

Şimdi silindiri saran kürelere geçelim

Silindiri (elektromıknatısı) saran iç küre nispeten yüksek sıcaklıklarda süperiletken olan ve itriyum-baryum-bakır oksitten üretilen ince bir metal alaşımdan üretildi. Bu ince kabuk görünmezlik makinesinin içindeki silindir tarafından üretilen manyetik alanı bükmekte kullanılıyor.

Dış küre de mu-metalden üretildi ama bu küre tek parça değil, tam 150 parçanın disko topu aynaları gibi araya gelmesinden oluşuyor. Aslında bu küre disko topu pullarından çok daha iyi tıraşlanmış ve aralarında gereksiz kat yeri veya boşluk olmayacak şekilde yerleştirilmiş parçalardan oluşuyor.

 

 

-200 derecede sıvı azot banyosu

Kaliteli işçilikle ve yüksek hassasiyetle birleştirilen parçalar süperiletken iç küre tarafından bükülen manyetik alanı tersine çeviriyor; yani ters frekansta elektromanyetik dalgalar üretiyor. Böylece iç kürenin manyetik alanını oluşturan dalgaların çukur noktaları dış kürenin yarattığı elektromanyetik dalgaların tepe noktalarıyla birleşerek birbirini siliyor (sönümlüyor).

Görünmezlik makinesi manyetik alanları işte böyle gözden gizliyor. Ancak, süperiletken iç kürenin bu şekilde çalışması için -200 dereceye kadar soğutulması gerekiyor. Bunun için de top şekilli görünmezlik makinesi sıvı azot banyosuna batırılıyor (Normal süperiletkenleri daha da soğutmak gerektiği için sıvı azot yetmez, ama araştırmacılar yüksek sıcaklıklı (!) süperiletkenler kullanıyor).

 

 

Artık manyetik solucandeliği oluşuyor

Normalde manyetik alan çizgileri bir noktadan çıkıp diğer noktada kaybolur, ancak bu sırada havada birer yay çizerler. Siz de elinize çubuk mıknatıs alıp beyaz bir kağıdın üzerine yerleştirir ve üstüne demir tozu serperseniz bunu görürsünüz.

Demir tozu görünmez manyetik alan çizgileri üzerinde dizilerek mıknatısın iki kutbu arasında dik duran limon dilimlerine benzeyen şekiller oluşturacaktır.

Ancak aletin yarattığı manyetik solucandeliği, manyetik alanın kürelerin içindeki silindirin çevresini koza gibi sarmasını ve böylece laboratuvardaki cihazlar tarafından algılanmasını önlüyor.

Bunun yerine silindirin içinde bir tür manyetik tünel açarak, manyetik alanı silindirin içinde bir uçtan diğer uca taşıyor ve manyetik alan sadece diğer uçtan bakıldığı zaman görülüyor. İşte bu tünel yüzünden görünmezlik makinesine manyetik solucandeliği deniyor. Manyetik solucandeliği manyetik alanları bu şekilde görünmez yapıyor.²

 

 

Aynı yöntemle radar dalgalarını gizlemek de mümkün

Sonuçta radarlar da hedefi görmek için elektromanyetik dalgalar oluşturuyor ve bunlar da manyetik alanlar yaratıyor. Manyetik solucandelikleri ile donatılmış radar sinyalleri sadece karşıdan bakınca görülebilir, yandan bakınca görülemez.

Prat’in kendi sözleriyle, “Manyetizma açısından bakarsanız mıknatısın ürettiği manyetik alanın solucandeliği tünelinin bir ucundan gidip diğer ucundan çıktığını söyleyebilirsiniz.” Gerçek bir solucandeliği kütleçekim kuvvetiyle uzay-zamanı büküp uzayda bir delik açarken, manyetik solucandeliği manyetik alanları boru şeklinde büküyor.

Ardından bu manyetik alan tünelini mıknatısın (silindirin) içinden iğneden ipliği geçirir gibi geçirip mıknatısın diğer ucundan dışarı çıkmasını sağlıyor.

 

 

Tabletler taşınabilir MR cihazları olacak

Yazımızda manyetik solucandeliği kullanan görünmezlik makinesinin askeri amaçlarını ve nasıl çalıştığını anlattık. Şimdi de barışçıl uygulamaları anlatalım ve ilk aklımıza gelen uygulama da Michio Kaku’nun geçen yıl Turkcell Teknoloji Zirvesi’nde anlattığı mobil MR cihazları.

Günümüzde MR cihazları oda büyüklüğünde büyük aletler, çünkü büyük ve güçlü mıknatıslar kullanarak insanı saran manyetik alanlar oluşturuyorlar. Ancak, prensipte birçok sensör ve anten içeren tabletler ve akıllı telefonların da MR cihazı olarak kullanılmasını engelleyen bir şey yok; yani dev bir mıknatısla insanları saran bir manyetik alan yaratma güçlüğü dışında. 😀

Öte yandan manyetik solucandelikleri, manyetik alanları tablet ve telefon gibi yassı cihazların içinde bir uçtan diğerine taşıyabilir. Böylece doktorların elindeki telefonla sahilde panorama görünümü çeker gibi yataktaki hastanın MR’ını ayakta çekmesini sağlayabilir. Bu sayede o hantal ve pahalı MR cihazlarını kullanmaya da gerek kalmaz ve tedavi masrafları azalır.

Ancak telefona büyük bir küre sığdıramazsınız

Laboratuarda üretilen manyetik alan görünmezlik makinesi bir prototip ve bu tür büyük topları yassı tablete sığdırmak mümkün değil; fakat Prat’le meslektaşları ilk etapta büyük küreyi küçük bir silindire dönüştürmek istiyor. Bu nedenle ilk portatif MR cihazları telefondan çok büyük antenli telsizlere benzeyecek. Bu makine insanı ve uçakları filmlerdeki gibi görünmez yapamıyor ama radar sinyallerini gizliyor. Gerisi hayal gücünüze kalmış. 😀

¹Electromagnetic Wormholes and Virtual Magnetic Monopoles from Metamaterials
²http://www.nature.com/articles/srep12488