بواز الموغ يحلّق بالموصل الفائق

كيف يمكن لاسطوانة رقيقة جداً سُمكها ثلاث إنشات رفع حمولة 70 ألف وزنها؟ في عرض مدهش من المستقبل ، يعرض بواز الموغ كيف تسمح الظاهرة المسماة بالتثبيت الكمّيّ لأسطوانة بالسباحة فوق سكك مغناطيسية - بدون إحتكاك أو فقدان أي طاقة

إن الظاهرة التي رأيتموها هنا لبرهةٍ

تدعى الرفع الكمّيّ، و التثبيت الكمّيّ

و المادة التي كانت تطفو في الهواء هنا

تدعى الموصل الفائق.

إن الموصلية الفائقة هي عبارة عن حالةٍ كمّيةٍ للمادة،

و هي تحدث فقط تحت درجة حرارةٍ معينةٍ

و هي عبارةٌ عن ظاهرةٍ قديمةٍ جداً؛

حيث تم اكتشافها منذ 100 عامٍ مضت.

و لكن مؤخرا فقط

و نظراً للتقدّم التقنيّ المتعدد

أصبح بإمكاننا أن نوضّح لكم

ظاهرة الرفع الكميّ و التثبيت الكميّ.

إذا فإن موصلاً فائقاً يُعرّف بخاصيتين.

الأولى هي المقاومة الكهربائية المعدومة،

و الثانية هي طرد المجال المغناطيسي من البنية الداخلية للموصل الفائق.

هذا يبدو معقداً، أليس كذلك؟

ولكن ماهي المقاومة الكهربائية؟

حسنٌ، الكهرباء هي عبارةٌ عن تدفقٍ للإلكترونات داخل مادةٍ ما.

و هذه الالكترونات و بينما تتدفق،

تصطدم بالذرات، و في هذه التصادمات

تخسر الإلكترونات كمّاً معيناً من الطاقة.

حيث تقوم بتبديد هذه الطاقة على شكل حرارة، جميعكم يعلم هذا التأثير.

و لكن من ناحية أخرى، فإن داخل الموصل الفائق لايوجد تصادمات،

و كنتيجة لذلك فلا يوجد إصدارٌ حراريٌّ.

و هذا أمر هامٌّ جداً، تمعنوا في الأمر.

في الفيزياء التقليدية، يوجد دائما احتكاك، و بالنتيجة يوجد بعض الهدر الحراري.

و لكن ليس في هذه الحالة، لأن هذا التأثير عبارةٌ عن تأثيرٍ كميٍّ.

و لكن ذلك ليس كلّ شيءٍ، لأن الموصلات الفائقة لا تحبذ الحقول المغناطيسية.

و بهذا فإن موصلاً فائقاً سيحاول قذف الحقل المغناطيسي بعيداً من داخله،

و لديه القدرة على فعل ذلك عن طريق التيارات الدائرية.

التوليفة ما بين كلا التأثيرين

طرد الحقول المغناطيسية و المقاومة الكهربائية المعدومة

تشكل ما يدعى بالموصل االفائق.

و لكن الصورة ليست دائماً مثاليةً، كما نعلم جميعنا،

فأحياناً تبقى خطوط من الحقول المغناطيسية داخل الموصل الفائق.

و في الشروط المناسبة، و التي لدينا هنا،

هذه الخطوط من الحقول المغناطيسية يمكن أن تُؤسَر داخل الموصل الفائق.

و هذه الخطوط من الحقول المغناطيسية

تأتي على هيئة كمّاتٍ منفصلةٍ.

لماذا؟ لأنها تعتبر ظاهرةً كميةً، إنها فيزياء الكمّ.

و كنتيجةٍ لذلك، فإن هذه الخطوط تسلك سلوك الجزيئات الكميّة.

في هذا العرض البصري، يمكنكم رؤية كيفية تدفق خطوط الحقول المغناطيسية واحدةً تلو الأخرى بشكلٍ منفصلٍ.

هذه عبارة عن خطوط الحقول المغناطيسية، إنها ليست جزيئات.

و لكنها تسلك سلوك الجزيئات.

لهذا السبب نطلق على هذا التأثير اسم الرفع الكمّيّ، و التثبيت الكمّيّ.

و لكن ما الذي يحدث للموصل الفائق عندما نضعه في حقلٍ مغناطيسيٍّ؟

حسنٌ، بدايةً توجد خطوطٌ للحقل المغناطيسي بقيت في الداخل،

و لكن الموصل الفائق لا يحبذ فكرة حركتها في داخله،

لأن حركة الخطوط تلك تنشر طاقةً،

الأمر الذي يوقف حالة الموصلية الفائقة.

و ما يقوم به الموصل حقاً، هو أسرُ هذه الخطوط،

و التي تدعى الفلاكسنات، حيث يقوم الموصل بأسر هذه الفلاكسونات في موضعها.

و بالقيام بهذا العمل، يقوم الموصل أيضاً بتثبيت نفسه في موضعه.

لماذا؟ لأن أيّ حركةٍ من الموصل الفائق سيؤدي لتغيير موضع تلك الخطوط،

مؤدياً لتغيير شكلها أيضاً.

و بهذا نحصل على ظاهرة التثبيت الكمّيّ، و دعوني أوضح لكم كيف تعمل.

لدي هنا موصلٌ فائقٌ، قمت بلفه ليبقى بارداً لزمنٍ طويلٍ.

و عندما أضعه فوق مغناطيسٍ عاديٍّ،

يبقى معلقاً في الهواء.

(تصفيق)

هذه فقط ظاهرة الرفع الكمّيّ، و هو ليس عبارةٌ عن تنافرٍ.

أستطيع إعادة ترتيب الفلاكسونات، حيث سيتم تثبيت الموصل في هذا الشكل الجديد.

على هذا النحو، أو بتحريكه قليلا إلى اليمين أو اليسار.

إذا هذه هي ظاهرة التثبيت الكميّ، تثبيتٌ فعليٌّ، بأبعاده الثلاثة للموصل الفائق.

بالطبع، يمكنني أن أقلبه رأساً على عقب،

و سيبقى مثبتاً.

الآن، الآن استوعبنا ما هو الرفع الكميّ و ما هو التثبيت الكميّ،

نعم، لقد استوعبنا ذلك.

و لن تكونوا على درجة من الدهشة إذا علمتم أني إذا أخذت هذا المغناطيس الدائري،

و الذي يولد حقلاً مغناطيسياً متساوياً في جميع الاتجاهات،

فإن الموصل الفائق سيكون بمقدوره الدوران بحريةٍ حول محور المغناطيس.

لماذا؟ لأنه طالما استمر بالدوران، فإن التثبيت يبقى محافظاً على قيمته.

هل ترون؟ بإمكاني تعديل و تدوير الموصل الفائق.

لدينا هنا حركةٌ دونما احتكاك، و يبقى محلقاً، و لكن يمكنه التحرك بحريةٍ في كلّ مكانٍ.

لدينا تثبيتٌ كمّيٌّ و بإمكاننا رفعه فوق هذا المغناطيس.

و لكن كم من الفلاكسونات، كم من خطوط الحقل المغناطيسي يوجد في قرص واحد كهذا القرص؟

حسنٌ، يمكننا احتسابها، معطيةً رقماً كبيراً جداً.

مائة مليار خطّ حقلٍ مغناطيسيٍّ في هذا القرص ذو قطر الثلاثة إنشات.

و لكن هذا ليس هو الأمر المذهل حتى الآن، لأن ثمة أمراً لم أخبركم به بعد.

نعم الأمر الأكثر إدهاشاً أن هذا الموصل الفائق الذي ترونه هنا

يبلغ من السماكة نصف مايكرون فقط، إنه رقيق إلى حدّ كبيرٍ.

و هذه الطبقة الشديدة الرقة قادرةٌ على رفع أكثر من 70،000 من مثل وزنها.

وهذا تأثيرٌ غايةٌ في الروعة، فهو شديد القوة.

الآن أستطيع تمديد هذا المغناطيس الدائري،

و صنع أي مسارٍ أرغبه،

على سبيل المثال، يمكنني صنع سكةٍ دائريةٍ كبيرةٍ هنا،

و عندما أضع القرص الفائق الموصلية فوق هذه السكة،

فإنها تتحرك بحريةٍ.

(تصفيق)

و مرة أخرى، هذا ليس كلّ شيءٍ، أستطيع تعديل موقعه على هذا النحو، و تدويره،

و بحريةٍ سوف يتحرك في هذا الاتجاه.

و بإمكاني أن أجرّب أمراً جديداً؛ فلنجربه للمرة الأولى.

يمكنني أن آخذ هذا القرص و أضعه هنا،

و بينما يبقى هنا--لا تتحرك--

سأحاول تدوير المسار،

على أمل أني قد فعلتها بشكلٍ صحيحٍ،

لا يزال مثبتاً.

(تصفيق)

ترون، هذا هو التثبيت الكمّيّ، و ليس الرفع.

الآن، بينما أدعه يدور لبرهة،

دعوني أخبركم قليلاً عن الموصلات الفائقة.

الآن -- (ضحك) --

نعلم الآن أنه بمقدورنا أن ننقل كميةً هائلةً من التيار داخل الموصل الفائق،

و بهذا نستطيع أن نستخدمها لإنتاج حقولٍ مغناطيسيةٍ قويةٍ،

كتلك التي تحتاجها أجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي، أو مسرعات الجزيئات و ما إلى ذلك من هذا القبيل.

و لكن يمكننا أيضاً تخزين الطاقة باستخدام الموصلات الفائقة،

لأن التشتت الحراري معدوم.

و بإمكاننا أيضاً إنتاج أسلاك طاقةٍ، لنقل كميّاتٍ هائلةٍ من التيار بين محطات الطاقة،

تصوروا أنه يمكنكم أن تدعموا محطة طاقةٍ واحدةٍ بسلك مفردٍ فائق الموصلية.

و لكن ما هو مستقبل الرفع الكمّيّ، و التثبيت الكمّيّ؟

حسنٌ، دعوني أجيب عن هذا السؤال البسيط بمثالٍ أُدرِجه لكم.

تصوروا أن لديكم قرصاً شبيهاً بهذا الموجود في يدي،

بقطر ثلاثة إنشات، مع فارقٍ واحدٍ.

طبقة الموصل الفائق بدلاً من أن تكون بسماكة نصف مايكرون،

فلتكن بسماكة ميليمترين، ما يعتبر ثخيناً جداً.

هذه الطبقة فائقة الموصلية ذات الميليمترين سماكة يمكنها أن تحمل 1,000 كيلوغرام ما يمثل سيارةً صغيرةً، بيدي.

أمرٌ مذهلٌ، شكراً لكم.

(تصفيق)