Boaz Almog fa levitare un superconduttore

Come può un disco super-sottile di 8 cm levitare 70 000 volte il suo peso? In un'affascinante dimostrazione futuristica Boaz Almog mostra come un fenomeno noto come locking quantistico permette ad un disco superconduttore di galleggiare su un binario magnetico -- senza nessuna frizione e senza perdita di energia.

Il fenomeno che avete visto qui per un breve momento

si chiama levitazione quantistica e "locking" quantistico.

L'oggetto che stava levitando qui

si chiama superconduttore.

La superconduttività è uno stato quantistico della materia

e si verifica solo al di sotto di una determinata temperatura.

È un fenomeno abbastanza antico;

è stato scoperto 100 anni fa.

Ma, solo di recente,

grazie a numerosi passi avanti nella tecnologia,

siamo ora in grado di dimostrarvi

la levitazione quantistica e il locking quantistico.

Un superconduttore possiede due proprietà.

La prima è l'assenza di resistenza elettrica,

e la seconda è l'espulsione di un campo magnetico dall'interno del superconduttore.

Sembra difficile, vero?

Ma cos'è la resistenza elettrica?

L'elettricità è il flusso di elettroni all'interno di un materiale.

Questi elettroni, mentre scorrono,

si scontrano con gli atomi e in queste collisioni

perdono una certa quantità di energia.

Disperdono questa energia sotto forma di calore, e l'effetto lo conoscete.

Tuttavia, all'interno di un superconduttore non ci sono collisioni,

quindi non c'è dispersione di energia.

È notevole. Pensateci.

Nella fisica classica, c'è sempre una qualche frizione, una perdita di energia.

Ma non qui, perchè è l'effetto quantistico.

Ma non è tutto, ai superconduttori non piacciono i campi magnetici.

Perciò un superconduttore cercherà di espellere un campo magnetico dall'interno,

e ha i mezzi per farlo attraverso correnti di circolazione.

La combinazione di entrambi gli effetti, ossia

l'espulsione dei campi magnetici e l'assenza di resistenza elettrica,

fanno esattamente un superconduttore.

Ma, come sappiamo, nulla è perfetto

e talvolta strisce di campo magnetico rimangono all'interno del superconduttore.

Nelle giuste condizioni, come adesso,

queste strisce di campo magnetico possono rimanere intrappolate all'interno del superconduttore.

E queste strisce all'interno del superconduttore

appaiono in quantità discrete.

Perché? Perché è un fenomeno quantistico. È fisica quantistica.

E presentano un comportamento da particelle quantistiche.

In questo filmato vedete come scorrono una per una in maniera discreta.

Queste sono strisce di campo magnetico, non sono particelle,

eppure si comportano come particelle.

Questo è il motivo per cui la chiamiamo levitazione quantistica e locking quantistico.

Ma cosa succede al superconduttore quando lo inseriamo in un campo magnetico?

Prima di tutto all'interno rimangono strisce di campo magnetico,

ma al superconduttore non piace che si muovano

perché i loro movimenti disperdono energia,

spezzando lo stato di superconduttività.

Quindi quello che fa è immobilizzare queste strisce

che si chiamano flussoni.

Facendo questo, immobilizza anche se stesso.

Perché? Perché qualunque movimento del superconduttore le farebbe spostare,

cambiandone la configurazione.

Otteniamo così il locking quantistico. Ora vi mostro come funziona.

Ho qui un superconduttore, che ho coperto perché rimanga freddo sufficientemente a lungo.

Quando lo posiziono sopra una normale calamita,

rimane fermo a mezz'aria.

(Applausi)

Questa non è semplice levitazione. Non è semplice repulsione.

Posso risistemare i flussoni e rimarrà bloccato in quest'altra configurazione.

Come questa. O posso spostarlo leggermente a destra o a sinistra.

Questo è il locking quantistico, o meglio locking quantistico tridimensionale di un superconduttore.

Ovviamente lo posso capovolgere,

e resterà fermo così.

Ora che sappiamo che questa cosiddetta levitazione è in realtà un locking,

Ora lo sappiamo.

Non vi sorprenderà vedere che se prendo questa calamita circolare,

in cui il campo magnetico è uguale tutto intorno,

il superconduttore sarà in grado di ruotare liberamente sull'asse del magnete.

Perché? Perché finché ruota, il locking viene mantenuto.

Vedete? Posso muovere a piacimento il superconduttore.

È un movimento senza frizione. Sta ancora levitando, ma si può muovere liberamente.

Quindi abbiamo un locking quantistico e possiamo farlo levitare al di sopra del magnete.

Ma quanti flussoni, quante strisce magnetiche ci sono in un singolo disco come questo?

Possiamo calcolarlo e scoprire che sono parecchie.

100 miliardi di strisce di campo magnetico all'interno di un disco da 8 cm.

Ma non è la cosa più sconvolgente, perché ancora non vi ho detto una cosa.

La parte sorprendente è che questo superconduttore che vedete qui

è spesso solo un micron. È estremamente sottile.

E questo strato sottilissimo è in grado di levitare 70 000 volte più del suo peso.

È un effetto straordinario. È molto resistente.

Posso estendere questo magnete circolare,

e fargli fare il percorso che voglio.

Per esempio, posso fare un grande binario circolare.

E quando metto il disco superconduttore sul binario

si muove liberamente.

(Applausi)

Ancora una volta, non è tutto. Posso aggiustare la posizione in questo modo

e farlo ruotare liberamente in questa nuova posizione.

Posso anche provare una cosa nuova; proviamola per la prima volta.

Posso prendere questo disco e metterlo qui,

e mentre è qui -- non ti muovere --

cercherò di ruotare il binario,

e con un po' di fortuna, se lo faccio in maniera corretta,

rimane sospeso.

(Applausi)

Vedete, è il locking quantistico, non è levitazione.

Mentre cercherò di farlo circolare un po',

vi racconterò qualcosa di più sui superconduttori.

(Risate)

Ora sappiamo che siamo in grado di trasferire enormi quantità di correnti all'interno dei superconduttori,

possiamo quindi usarle per produrre forti campi magnetici,

necessari alle apparecchiature per le risonanze magnetiche o agli acceleratori di particelle, e così via.

Ma possiamo anche immagazzinare energia usando i superconduttori,

perché non c'è dissipazione.

Potremmo anche produrre cavi elettrici per trasferire enormi quantità di corrente tra centrali elettriche.

Immaginate di poter sostenere un'intera centrale elettrica con un singolo cavo superconduttore.

Ma qual è il futuro della levitazione quantistica e del locking quantistico?

Risponderò a questa domanda con un semplice esempio.

Immaginate di avere un disco simile a quello che ho qui in mano,

8 centimetri di diametro, con un'unica differenza:

lo strato superconduttore, invece di essere di mezzo micron,

sia spesso due millimetri, abbastanza sottile.

Questo strato superconduttore di 2 millimetri potrebbe sostenere 1000 kg, una piccola auto, nella mia mano.

Fantastico. Grazie.

(Applausi)