Boaz Almog "levituje" supravodič

Jak může super tenký, 7 a půl centimetrový disk nadnášet něco, co je 70.000krát těžší než jeho vlastní váha? Ve strhující a futuristické ukázce Boaz Almog předvádí, jak jev, zvaný kvantové uzamykání, umožňuje supravodivému disku plout po magnetické dráze -- zcela bez odporu a jakékoliv ztráty energie.

Jev, který jste teď na malý moment zahlédli,

se nazývá kvantová levitace a kvantové uzamykání.

A objektu, který zde levitoval,

se říká supravodič.

Supravodivost je kvantový stav látky,

který nastává pouze pod určitou - kritickou - teplotou.

Tento jev je znám poměrně dlouho,

byl objeven před 100 lety.

Nicméně až teprve nedávno,

díky několika technologickým posunům,

jsme vám teď schopni demonstrovat

kvantovou levitaci a kvantové uzamykání

Takže, supravodič je definován dvěma vlastnostmi.

První je nulový elektrický odpor,

a ten druhý odpuzování magnetického pole zevnitř supravodiče.

Zní to komplikovaně, že?

ale co vlastně je elektrický odpor?

Elektrický proud je proud elektronů uvnitř nějakého materiálu.

A tyto elektrony během svého průchodu

naráží na atomy a kvůli těmto srážkám

ztrácí určité množství energie.

Tato energie je rozptýlena ve formě tepla, což znáte.

Nicméně uvnitř supravodiče k žádným srážkám nedochází,

a tedy zde není ani rozptyl energie.

To je docela pozoruhodné. Zamyslete se nad tím.

V klasické fyzice vždy dochází k nějakému tření, ke ztrátě energie.

Ale tady ne, protože to je kvantový efekt.

Ale to není vše, protože supravodiče nemají rády magnetická pole.

Supravodič se bude snažit magnetické pole zevnitř vypudit

a to má co do činění s vířivými proudy.

A teď -- kombinace obou efektů --

tedy odpuzování magnetických polí a nulový el. odpor --

to je přesně supravodič.

Ale ne vždy je to tak dokonalé, jak všichni víme,

a občas svazky magnetických siločar zůstanou uvnitř supravodiče.

Za určitých podmínek, které tu zrovna máme,

mohou být tyto svazky uvězněny uvnitř supravodiče.

a tyto svazky uvnitř supravodiče,

se vyskytují v nespojitých hodnotách.

Proč? Protože to je kvantový jev. To je kvantová fyzika.

A ukazuje se, že se chovají jako kvantové částice.

V tomto videu vidíte, jak proudí odděleně jeden po druhém.

Jsou to svazky magnetických siločar. Nejsou to částice,

ale jako částice se chovají.

Z tohoto důvodu tento efekt nazýváme kvantovou levitací a kvantovým uzamykáním.

Co se ale stane se supravodičem, pokud ho umístíme dovnitř magnetického pole?

Prvně, uvnitř zůstávají svazky magnetických siločar

ale teď se supravodiči nelíbí, když se pohybují kolem,

protože jejich pohyb plýtvá energií,

což narušuje stav supravodivosti.

takže vlastně dělá to, že uzamkne svazky,

zvané fluxony, na místě

a tím vlastně ukotví na místě i sám sebe.

Proč? Jakýkoliv pohyb supravodiče změní jejich umístění

a konfiguraci.

To máme kvantové uzamykání. A teď vám ukážu jak to funguje.

Mám tady supravodič, který jsem obalil, takže vydrží dostatečně dlouho studený.

A když ho umístím na povrch pravidelného magnetu,

zůstane viset ve vzduchu.

(Potlesk)

Není to jenom levitace, není to jen odpuzování.

Mohu přemístit fluxony a uzamkne se to i v této nové konfiguraci.

Třeba takto, nebo to můžu posunout lehce doprava nebo doleva.

Tak tohle je kvantové uzamykání -- třírozměrné uzamykání supravodiče.

Samozřejmě jej mohu obrátit

a zůstane ukotven.

Teď už chápeme, že takzvané levitování je ve skutečnosti uzamykání.

Jo, rozumíme tomu.

Nebudete překvapeni, když vezmu kruhový magnet,

ve kterém je magnetické pole rovnoměrné po celé jeho délce,

a supravodič bude schopen volně rotovat kolem osy magnetu.

Proč? Protože dokud rotuje, tak uzamčení je udržováno.

Vidíte? Mohu supravodič poupravit a roztočit.

Vidíme bezodporový pohyb. Pořád levituje, ale může se volně pohybovat kolem dokola.

Takže, máme tu kvantové uzamčení a levitaci na povrchu magnetu.

Ale kolik fluxonů, kolik svazků mag. pole je v disku jako je tento?

Můžeme si to spočítat, a ukazuje se, že docela hodně.

Sto miliard svazků magnetického pole uvnitř tohoto 3palcového disku (7,5 cm).

Ale to ještě není ta skvělá věc, protože je tady něco, co jsem vám zatím neřekl.

Ano, ta úžasná věc je, že tento supravodič

je široký pouze 0,5 mikrometru. Je extrémně tenký.

A tato extrémně tenká vrstva je schopná nadnášet více než 70.000násobek své vlastní váhy.

To je pozoruhodný efekt. Velmi silný.

Mohu rozšířit tento kruhový magnet

a vytvořit jakoukoliv dráhu chci.

Například můžu zde vytvořit velkou kruhovou dráhu

a když na ni umístím supravodivý disk,

volně se pohybuje.

(Potlesk)

A znovu -- to není vše. Můžu takto změnit jeho pozici, rotovat,

a on se volně v této nové pozici pohybuje.

Dokonce bych mohl zkusit něco nového; Vyzkoušejme si to úplně poprvé.

Vezmu disk a položím ho tady,

a zatímco je tady -- nehýbej se --

zkusím otočit s dráhou

a doufejme, pokud to udělám správně,

tak zůstane viset.

(Potlesk)

Vidíte, je to kvantové uzamčení, ne levitace.

Mezitím co ho nechám jezdit o trochu déle,

řeknu vám něco málo o supravodičích.

Teď -- (Smích) --

Teď už víme, že jsme schopni supravodičem přenášet obrovské množství proudu,

tudíž je můžeme použít k vyvolání silných magnetických polí,

která jsou potřeba pro MRI přístroje (magnetická rezonance), částicové urychlovače apod.,

ale můžeme je také použít pro uskladnění energie,

protože zde nedochází k žádným ztrátám.

Také bychom mohli vyrábět kabely k přenosu obrovského množství energie mezi elektrárnami.

Představte si, že byste mohli zálohovat elektrárnu jediným supravodivým kabelem.

Co je však budoucností kvantové levitace a kvantového uzamykání?

Odpovím vám příkladem.

Představte si, že máte disk podobný tomu, který mám v dlani

3 palce v průměru (7,5 cm), s jedinou změnou.

Supravodivá vrstva by byla místo 0,5 mikronu

tenká 2 milimetry. Docela tenká.

Tato dvoumilimetrová vrstvička by udržela až 1000 kg, malé auto, v mé ruce.

Úžasné. Děkuji.

(Potlesk)