Superconductorul ce levitează

Cum poate un disc extrem de subțire, cu diametru de 8 cm să leviteze o greutate de 70.000 de ori mai mare decât greutatea sa proprie. Într-o demonstrație futuristă captivantă, Boaz Almong demonstrează un fenomen cunoscut sub numele de fixare cuantică prin care un disc poate pluti deasupra unei șine magnetice, fără frecare și fără pierdere de energie.

Fenomenul pe care l-ați văzut
aici pentru o secundă

se numește levitație cuantică,
respectiv fixare cuantică.

Obiectul care levita aici

se numește superconductor.

Superconductivitatea
e o stare cuantică a materiei

și are loc doar sub
o anume temperatură critică.

E un fenomen cunoscut de multă vreme;

a fost descoperit acum 100 de ani.

Cu toate acestea, doar recent,

datorită descoperirilor
tehnologice recente

suntem în măsură
să vă putem demonstra

levitația cuantică și fixarea cuantică.

Un superconductor
e definit prin două proprietăți.

Prima e rezistența electrică zero,

iar a doua e expulzarea câmpului
magnetic din interiorul său.

Sună complicat?

Dar ce e rezistența electrică?

Electricitatea e fluxul de electroni
în interiorul materiei.

Electronii, în timpul deplasării

se ciocnesc cu atomii,
iar în urma coliziunilor

pierd o parte din energie.

Și disipează această energie sub formă
de căldură, cunoașteți fenomenul.

Dar în interiorul unui superconductor
nu au loc coliziuni,

prin urmare nu există pierdere de energie.

E remarcabil. Gândiți-vă.

În fizica clasică întotdeauna
există frecare, pierdere de energie.

Dar nu aici, pentru că e
un fenomen cuantic.

Asta nu e tot, superconductorilor
nu le place câmpul magnetic.

Un superconductor va încerca
să expulzeze câmpul magnetic din interior,

și e capabil
să o facă prin circularea curenților.

Combinarea celor două efecte:

respingerea câmpurilor magnetice
și rezistența electrică zero,

este exact un superconductor.

Dar condițiile nu sunt totdeauna
perfecte, după cum știm,

și uneori linii de câmp magnetic
rămân în interiorul superconductorului.

În condițiile ideale pe care le avem aici,

aceste linii magnetice pot fi prinse
în interiorul superconductorului.

Și aceste liniile de câmp magnetic
din interiorul superconductorului

sunt foarte puțin intense.

De ce? Pentru că e un fenomen cuantic.
E fizică cuantică.

Și se comportă ca particule cuantice.

În acest clip vedeți
cum curg una după alta discontinuu.

Acestea sunt benzi de câmp magnetic.
Nu sunt particule,

dar se comportă ca niște particule.

De aceea numim acest efect levitație
cuantică și fixare cuantică.

Dar ce se întâmplă cu un superconductor
când îl plasăm într-un câmp magnetic?

În primul rând există fâșii
de câmp magnetic rămase în interior,

dar superconductorului nu-i place
ca acestea să se modifice

pentru că mișcarea lor disipează energie,

şi asta destabilizează starea
de superconductivitate.

Prin urmare imobilizează aceste benzi,

numite fluxoni,
pe care îi ţine fixaţi în loc.

Reacționând astfel, reușește în consecință
să se autoblocheze în spațiu.

De ce? Pentru că orice mișcare
a superconductorului le va schimba locul,

le va schimba configurația.

Astfel inducem fixarea cuantică.
Să vă arăt cum funcționează.

Am un superconductor pe care l-am învelit
ca să rămână rece suficient timp.

Când îl pun deasupra unui magnet obișnuit,

rămâne imobilizat în aer.

(Aplauze)

Asta nu e doar levitație.
Nu e doar respingere.

Pot rearanja fluxonii și va fi blocat
în această nouă configurație,

așa, sau îl înclin ușor
la dreapta sau la stânga.

Asta e fixarea cuantică
tridimensională a superconductorului.

Desigur, îl pot răsturna

și va rămâne blocat.

Ca să înțelegem că ce numim
levitație e de fapt fixare...

Da, înțelegem.

Nu veți fi surprinși
dacă iau acest magnet circular,

în care câmpul magnetic
e același peste tot,

superconductorul se va roti
de-a lungul axei magnetului.

De ce? Pentru că atât timp
cât se rotește, fixarea se menține.

Vedeți? Pot ajusta
și pot roti superconductorul.

Avem mișcare fără frecare.
Levitează, dar se poate roti liber.

Deci avem fixare cuantică și îl putem
levita deasupra acestui magnet.

Câți fluxoni, câte linii de câmp magnetic
există într-un disc ca acesta?

Putem calcula
și se pare că destul de multe.

O sută de miliarde de linii
de câmp magnetic

în interiorul acestui disc de opt cm.

Dar nu asta e partea uimitoare,
există ceva ce încă nu v-am spus.

Partea uimitoare
e că superconductorul acesta

are doar un micron grosime.
E extrem de subțire.

Acest strat extrem de subțire poate levita
de 70.000 de ori greutatea proprie.

E un efect remarcabil. E foarte puternic.

Aș putea extinde acest magnet circular

și să fac orice traseu doresc.

De exemplu, pot face un traseu
circular mare.

Când plasez discul superconductor
deasupra șinei

el se mișcă liber.

(Aplauze)

Asta nu e tot.
Îi pot ajusta poziția, îl pot roti

și se mișcă liber în această nouă poziție.

Pot încerca ceva nou.
Să încercăm ceva pentru prima dată:

pot lua discul și să-l pun aici,

iar în timp ce stă aici, nu te mișca,

voi încerca să răstorn șina,

şi să sperăm că, dacă am făcut-o corect,

va rămâne suspendat.

(Aplauze)

E fixare cuantică, nu levitație.

În timp ce-l las să circule încă puțin,

să vă spun câte ceva
despre superconductori.

(Râsete)

Acum știm că putem transfera cantități

enorme de curent
folosind superconductorilor,

deci putem să-i folosim să producem
câmpuri magnetice puternice,

ca cele necesare în aparatele RMN,
în acceleratoare de particule, și altele.

Dar putem și stoca energie
folosind superconductori,

pentru că nu avem pierderi.

Am putea produce cabluri de curent
pentru a transfera cantități uriașe

de electricitate
între centralelr electrice.

Imaginați-vă să putem susţine o centrală
cu un singur cablu superconductor.

Care e viitorul levitației
şi imobilizării cuantice?

Vă voi răspunde la această
simplă întrebare printr-un exemplu.

Imaginați-vă un disc similar
cu cel pe care îl am aici în mână,

cu diametru opt cm,
cu o singură diferență.

Stratul superconductor,
în loc să fie jumătate de micron,

ar fi de doi milimetri, destul de subțire.

Acest strat superconductor
de doi milimetri

ar putea susține 1.000 kg, o mică mașină.

Uimitor! Vă mulțumesc!

(Aplauze)