Boaz Almog bir süperiletkeni "uçuruyor"

Oldukça ince ve üç inçlik bir disk nasıl olur da kendi ağırlığının 70,000 katını kaldırabilir? Geleceğe yönelik merak uyandıran, Boaz Almog olağanüstü bir olay olarak bildiğimiz kuantum kilitlenmesini, süperiletken bir diskin raylar üzerinde--tamamen sürtünmesiz ve sıfır enerji kaybı ile nasıl hareket ettiğini gösteriyor.

Burada kısaca gördüğünüz bu doğa olayına

kuantum kaldırması ve kuantum kilitlenmesi adı verilir.

Ve burada havaya kalkan nesneye

süperiletken denir.

Süperiletkenlik maddenin kuantum halidir

ve bu ancak kritik sıcaklıklar altında gerçekleşir.

Bu oldukça eski bir fenomen;

100 yıl önce keşfedildi.

Ancak, son zamanlardaki

teknolojik gelişmeler sayesinde

size gösterebiliyoruz:

kuantum yükselmesi ve kuantum kilitlenmesi.

Süperiletkenler iki özellik üzerine tanımlanırlar.

Birincisi sıfır elektrik direnci

ve ikincisi ise manyetik alanın süper iletkenin içinden atılması.

Oldukça karmaşık geliyor değil mi?

Peki elektriksel direnç ne demek?

Elektrik, elektronların malzeme içerisinde akışıdır.

Ve bu elektronlar akarken,

birbirleriyle çarpışırlar ve bu çarpışmalarla

bir miktar enerjilerini kaybederler.

Ve dağılan bu enerji ısı formuna dönüşür ve bu etkiyi siz de biliyorsunuz.

Ancak, süperiletkenlerin içinde çarpışma yoktur

bu yüzden enerji kaybı da yoktur.

Bu oldukça olağanüstü. Bir düşünün.

Klasik fizikte her zaman sürtünme ve enerji kayıpları vardır.

Ancak burada yok, çünkü bu kuantum etkisi.

Fakat hepsi bu değil, çünkü süperiletkenler manyetik alanı da sevmezler.

Bu yüzden süperiletkenler manyetik alanı da içlerinden atacaklardır

ve bu akım dolaşması anlamına gelir.

Bu iki etkinin de birleşimi --

manyetik alanın yok edilmesi ve sıfır elektriksel direnç --

tam olarak bir süperiletkeni oluşturur.

Ancak hepimizin de bildiği gibi, hiçbir şey mükemmel değildir

ve bazen süperiletkenin içerisinde manyetik alan kalır.

Ve uygun şartlar altında, burada da olduğu gibi,

bu manyetik alan çizgileri süperiletkenin içerisinde kıstırılabilir.

Ve bu süperiletken içerisinde kalan manyetik alan çizgileri,

farklı miktarlara gelirler.

Neden? Çünkü bu bir kuantum olayı. Bu kuantum fiziği.

Ve daha sonra kuantum parçacıkları hareket ettikleri ortaya çıkar.

Bu videoda, tek tek nasıl birleştiklerini görebilirsiniz.

Bu manyetik alan akımı. Bunlar parçacık değiller,

ancak parçacık özelliği gösterirler.

Bu yüzden bunu biz kuantum kaldırması ve kuantum kilitlenmesi olarak adlandırıyoruz.

Peki manyetin alan içerisine koyduğumuzda süperiletkene ne olur?

Pekala, öncelikle burada manyetik alan akımları içeride kalır,

ancak süperiletken onların içeride hareket etmesinden hoşlanmazlar,

çünkü onların hareketi enerji kaybına neden olur,

bu süperiletkenlik durumunu bozar.

Peki aslında ne olur, manyetik alan çizgilerini kilitler,

bunlar flukson olarak adlandırılırlar, ve bu çizgiler kilitlenir.

Ve bunu yaparak, aslında kendisini kilitlemiş olur.

Neden? Çünkü süperiletkenin herhangi bir hareketi, fluksonların yerini ve

biçimlerini değiştirecektir.

İşte bu kuantum kilitlenmesidir. Size nasıl çalıştığını göstereyim.

Bu süperiletkeni, yeterince uzun süre soğuk kalması için sarmıştım.

Ve onu sıradan bir mıknatısın üzerine koyduğum zaman,

sadece havada asılı kalır.

(Alkışlar)

Şimdi, bu sadece havada kalma değil. Bu sadece mıknatısların birbirini itmesi değil.

Fluksonları yeniden düzenleyebilirim ve böylece yeni konumunda kilitlenmiş olacak.

Aynen böyle, ya da biraz sağa ya da sola hareket ettirelim.

İşte bu kuantum kilitlenmesi -- aslında kilitlenme -- süperiletkenin üç boyutlu olarak kilitlenmesi.

Tabi ki, bunu baş aşağı da çevirebilirim

ve kilitlenmeyi sürdürecektir.

Şimdi, anlıyoruz ki havada kalması aslında kilitlenmedir.

Evet, anladık bunu.

Manyetik alanı her tarafında eşit olan bu dairesel mıknatısı aldığımda

süperiletkenimizin mıknatısın ekseninde

serbestçe hareket edebilmesine şaşırmayacaksınızdır.

Neden? Çünkü bu döndükçe kilitlenme hali de devam edecek.

Görüyor musunuz? Hizalayabilirim ve süperiletkeni de döndürebilirim.

Sürtünmesiz bir hareketimiz var. Hala havada kalıyor, ancak serbestçe etrafta hareket de edebiliyor .

Evet, kuantum kilitlenmemiz var ve onu mıknatısın üstünde tutabiliriz.

Peki tek bir diskte ne kadar manyetik alan çizgisi, ne kadar flukson var?

Aslında bunu hesaplayabiliriz, ve oldukça fazla miktarda bulunduğunu öğreniriz.

Üç inçlik bir disk içerisinde yüz milyar manyetik alan çizgisi var.

Ancak heyecan verici kısım bu değil, henüz size bahsetmediğim şeyler var.

Ve evet, heyecan veren kısım şu ki, burda görmüş olduğunuz süperiletken

yalnızca yarım mikron kalınlığında. Bu fazlasıyla ince.

Ve bu oldukça ince tabaka kendi ağırlığından 70,000 kat daha fazla ağırlığı kaldırabilir.

Bu çok dikkat çekici bir etki. Oldukça güçlü.

Şimdi, bu dairesel mıknatısları genişletebilirim

ve ona istediğim yolu çizebilirim.

Mesela, geniş-dairesel bir tren yolu yapabilirim.

Ve süperiletken diski rayların üstüne koyduğum zaman,

serbestçe hareket eder.

(Alkışlar)

Ve yine, hepsi bu değil. Pozisyonunu bu şekilde ayarlayabilirim, tekrar döndürelim

ve yeni pozisyonda da serbestçe hareket edebilir.

Hatta yeni birşey deneyebiliriz; hadi ilk defa burada deneyelim.

Diski alabilirim ve buraya koyabilirim

ve burada kaldığı sürece -- kıpırdama --

Rayları döndürmeyi deneyeceğim

ve umuyorum ki, eğer doğruca yaptıysam,

askıda kalacak.

(Alkışlar)

Görüyorsunuz, kuantum kilitlenmesi, havada kalma değil.

Şimdi, birazcık onu dolaştırırken,

hadi, size biraz daha süperiletkenlerden bahsedeyim.

Şimdi -- (Gülüşmeler) --

Şunu biliyoruz ki süperiletkenlerin içerisinden muazzam miktarda akım geçirebiliriz

ve bunu güçlü miktarda manyetik alan üretmek için kullanabiliriz,

MRI makinelerinde, parçacık hızlandırıcılarda ihtiyacımız olduğu gibi ve benzer yerlerde de.

Hatta süperiletkenleri kullanarak enerji depolayabiliriz,

çünkü hiçbir enerji kaybımız yok.

Ve kablolar üreterek güç santralleri arasında muazzam ölçüde enerji aktarabiliriz.

Bir düşünün tek bir kablo ile bir santralden yedekleme yapabilirsiniz.

Peki kuantum yükselmesinin ve kuantum kilitlenmesinin geleceğinde ne var?

Pekala, bu basit soruya bir örnekle cevap vereyim.

Hayal edin, benim elimdeki gibi bir diskiniz olabilir,

üç inç çapında, tek bir farkla.

Süperiletken yüzey yarım mikron kalınlık yerine,

iki milimetre kalınlığında, oldukça ince.

Bu iki milimetre kalınlığında süperiletken yüzey 1.000 kilogram taşıyabilir, küçük bir araba, elimde.

Hayret verici. Teşekkür ederim.

(Alkışlar)