Boaz Almog fait "léviter" un supraconducteur

Comment un disque très mince, d'environ 8 centimètres, peut faire léviter un objet de 70 000 fois son propre poids ? Dans une démonstration futuriste fascinante, Boaz Almog montre comment un phénomène connu sous le nom de verrouillage quantique permet à un disque supraconducteur de flotter au-dessus d'un rail magnétique, sans aucune friction et sans dissipation d'énergie.

Le phénomène que vous venez de voir ici

s'appelle lévitation quantique et verrouillage quantique.

Et l'objet qui lévitait ici

s'appelle supraconducteur.

La supraconductivité est un état quantique de la matière,

qui se produit uniquement en dessous d'une certaine température critique.

Ce phénomène est assez vieux ;

il a été découvert il y a 100 ans.

Cependant, ce n'est que récemment,

en raison de plusieurs avancées technologiques,

que nous avons pu vous démontrer

la lévitation quantique et le verrouillage quantique.

Ainsi, un supraconducteur est défini par deux propriétés.

La première est une résistance électrique nulle,

et la deuxième est l'expulsion d'un champ magnétique de l'intérieur du supraconducteur.

Ça paraît compliqué, non?

Mais qu'est-ce que la résistance électrique?

Alors, l'électricité est le flux d'électrons à l'intérieur d'un matériau.

Ces électrons, tout en circulant,

entrent en collision avec les atomes, et durant ces collisions,

ils perdent une certaine quantité d'énergie.

Ils dissiperont cette énergie sous forme de chaleur, et vous en connaissez l'effet.

Cependant, à l'intérieur d'un supraconducteur il n'y a aucune collision,

Il n'y a donc aucune dissipation d'énergie.

C'est tout à fait remarquable. Pensez-y.

En physique classique, il y a toujours quelques frictions, une perte d'énergie.

Mais pas ici, parce que c'est un effet quantique.

Mais ce n'est pas tout, parce que les supraconducteurs n'aiment pas les champs magnétiques.

Un supraconducteur tentera d'expulser le champ magnétique de l'intérieur,

et il peut le faire grâce à des courants de circulation.

La combinaison de ces deux effets,

l'expulsion des champs magnétiques et l'absence de résistance électrique,

c'est exactement ce qui constitue un supraconducteur.

Mais ce n'est pas toujours clair, nous le savons tous,

et parfois les brins du champ magnétique demeurent à l'intérieur du supraconducteur.

Dans les conditions appropriées fournies ici,

ces brins du champ magnétique peuvent être piégés à l'intérieur du supraconducteur.

Et ces bouts de champ magnétique à l'intérieur du supraconducteur

viennent en petites quantités.

Pourquoi ? Parce que c'est un phénomène quantique.
C'est de la physique quantique.

Et il s'avère qu'ils se comportent comme des particules quantiques.

Dans ce film, vous pouvez voir comment ils circulent un à un.

Ce sont des brins de champs magnétiques.
Ce ne sont pas des particules.

mais ils se comportent comme des particules.

C'est pour ça qu'on appelle ce phénomène lévitation quantique et verrouillage quantique.

Mais qu'arrive-t-il au supraconducteur une fois à l'intérieur d'un champ magnétique ?

Tout d'abord, il y a des brins de champ magnétique laissés à l'intérieur,

mais le supraconducteur ne veut pas qu'ils circulent,

parce que leurs mouvements dissiperont l'énergie,

ce qui brise l'état de supraconductivité.

Donc ce qu'il fait en réalité, c'est qu'il verrouille ces brins,

appelés fluxons, qu'il verrouille en place.

Ce qu'il fait en fait c'est se verrouiller lui-même en place.

Pourquoi ?
Parce que tout mouvement du supraconducteur changera leur place,

leur configuration.

Nous obtenons donc un verrouillage quantique.
Je vais vous montrer comment ça fonctionne.

J'ai ici un supraconducteur que j'ai enveloppé pour qu'il reste froid assez longtemps.

Et quand je le place sur un aimant ordinaire,

il reste verrouillé dans les airs.

(Applaudissements)

Il ne s'agit pas simplement de lévitation ou de répulsion.

Je peux réorganiser les fluxons, et il sera verrouillé dans cette nouvelle configuration.

Comme ça, ou en le déplaçant légèrement vers la droite ou vers la gauche.

Voici donc un verrouillage quantique, un vrai verrouillag du supraconducteur en trois dimensions.

Bien sûr, je peux le retourner à l'envers,

et il restera verrouillé.

Maintenant que nous comprenons que cette soi-disant lévitation est en fait un verrouillage,

oui, nous l'avons bien compris,

vous ne serez pas surpris d'entendre que si je prends cet aimant circulaire,

dans lequel le champ magnétique est le même tout autour,

le supraconducteur sera capable de tourner librement autour de l'axe de l'aimant.

Pourquoi ? Parce que tant qu'il tourne, le verrouillage est maintenu.

Vous voyez ? Je peux ajuster et je peux faire pivoter le supraconducteur.

Nous avons le mouvement sans friction.
Il est encore en lévitation, mais il peut se déplacer librement.

Ainsi, nous avons un verrouillage quantique et nous pouvons faire léviter le supraconducteur au-dessus de cet aimant.

Mais combien de fluxons, de cordons magnétiques y a-t-il dans un seul disque comme ceci ?

Nous pouvons les calculer, et il s'avère qu'il y en a beaucoup.

100 milliards de brins de champ magnétique à l'intérieur de ce disque d'environ 8 centimètres.

Mais ce n'est pas ce qu'il y a de plus étonnant, parce qu'il y a quelque chose que je n'ai pas encore dit.

Ce qui est étonnant c'est que le supraconducteur que vous voyez ici

mesure un demi-micromètre d'épaisseur uniquement.
Il est extrêmement mince.

Et cette couche très mince est capable de faire léviter plus de 70 000 fois son propre poids.

Cet effet est remarquable et puissant.

Je peux étendre cet aimant circulaire,

et lui faire suivre le chemin que je veux.

Par exemple, au-dessus de ce large rail circulaire ici,

je peux placer le disque supraconducteur,

qui s'y déplacera librement.

(Applaudissements)

Ce n'est pas tout. Je peux ajuster sa position comme ça, le faire pivoter,

et il se déplace librement dans cette nouvelle position.

Et je peux même essayer autre chose ; essayons-la pour la première fois.

Je peux prendre ce disque et le mettre ici,

et pendant qu'il y est -- ne bouge pas --

Je vais essayer de faire pivoter la piste,

et j'espère que, si je le fait correctement,

Il restera suspendu.

(Applaudissements)

Vous voyez, c'est le verrouillage quantique, non pas de la lévitation.

Pendant que je le laisse circuler un peu plus longtemps,

permettez-moi de vous en dire un peu plus sur les supraconducteurs.

(Rires)

Nous savons maintenant que nous sommes en mesure de transférer une quantité énorme de courants à l'intérieur des supraconducteurs,

nous pouvons donc les utiliser pour produire des champs magnétiques intenses,

comme il en faut pour les appareils d'IRM, les accélérateurs de particules et ainsi de suite.

Mais nous pouvons aussi stocker de l'énergie en utilisant des supraconducteurs,

parce qu'il n'y a aucune dissipation.

Et nous pourrions aussi produire des câbles d'alimentation, pour transférer des quantités énormes de courant entre les centrales électriques.

Imaginez qu'il soit possible de renforcer une seule centrale avec un seul câble supraconducteur.

Mais quel est l'avenir de la lévitation quantique et du verrouillage quantique ?

Permettez-moi de répondre à cette simple question avec un exemple.

Imaginez que vous avez un disque similaire à celui que j'ai ici dans ma main,

environ 8 centimètres de diamètre, avec une seule différence.

La couche du supraconducteur, au lieu de mesurer un micromètre d'épaisseur,

c'est-à-dire mince de deux millimètres, très mince.

Cette couche du supraconducteur de deux-millimètres d'épaisseur pourrait supporter 1000 kg, une petite voiture, dans ma main.

Incroyable. Merci.

(Applaudissements)