Boaz Almog "levitates" a superconductor

Translator: Morton Bast Reviewer: Thu-Huong Ha

Translator: Darina Stoyanova Reviewer: Yavor Ivanov

The phenomenon you saw here for a brief moment

Това явление, което видяхте тук за кратък момент

is called quantum levitation and quantum locking.

се нарича квантова левитация и квантово заключване.

And the object that was levitating here

И обектът, който левитираше тук

is called a superconductor.

се нарича свръхпроводник.

Superconductivity is a quantum state of matter,

Свръхпроводимостта е квантово състояние на материята,

and it occurs only below a certain critical temperature.

и се среща само под определена критична температура.

Now, it's quite an old phenomenon;

Сега това е доста старо явление;

it was discovered 100 years ago.

Открито е преди 100 години.

However, only recently,

Обаче, едва наскоро,

due to several technological advancements,

поради няколко технологични напредъка,

we are now able to demonstrate to you

сме способни да ви демонстрираме

quantum levitation and quantum locking.

квантова левитация и квантово заключване.

So, a superconductor is defined by two properties.

Така че свръхпроводникът се определя от две свойства.

The first is zero electrical resistance,

Първото е нулево електрическо съпротивление,

and the second is the expulsion of a magnetic field from the interior of the superconductor.

а второто е експулсирането на магнитно поле от вътрешността на свръхпроводника.

That sounds complicated, right?

Това звучи сложно, нали?

But what is electrical resistance?

Но какво е електрическото съпротивление?

So, electricity is the flow of electrons inside a material.

И така електричеството е потока от електрони в даден материал.

And these electrons, while flowing,

И тези електрони, докато се движат,

they collide with the atoms, and in these collisions

те се сблъскват с атомите, и в тези сблъсквания

they lose a certain amount of energy.

те губят определено количество енергия.

And they dissipate this energy in the form of heat, and you know that effect.

И те отделят тази енергия във формата на топлина, и вие знаете този ефект.

However, inside a superconductor there are no collisions,

Въпреки това в свръхпроводника няма никакви колизии,

so there is no energy dissipation.

така че няма никакво разсейване на енергия.

It's quite remarkable. Think about it.

Това е доста забележително. Помислете за това.

In classical physics, there is always some friction, some energy loss.

В класическата физика винаги има някакво триене, загуба на някои енергии.

But not here, because it is a quantum effect.

Но не тук, защото това е квантовия ефект.

But that's not all, because superconductors don't like magnetic fields.

Но това не е всичко, защото свръхпроводниците не харесват магнитни полета.

So a superconductor will try to expel magnetic field from the inside,

Така че свръхпроводникът ще се опита да изгони магнитното поле отвътре,

and it has the means to do that by circulating currents.

и има средства да направи това чрез кръговрата на токове.

Now, the combination of both effects --

Сега комбинацията от двата ефекта -

the expulsion of magnetic fields and zero electrical resistance --

експулсирането на магнитните полета и нулевото електрическо съпротивление

is exactly a superconductor.

е точно свръхпроводник.

But the picture isn't always perfect, as we all know,

Но картината не е винаги перфектна, както всички знаем,

and sometimes strands of magnetic field remain inside the superconductor.

и понякога части от магнитното поле остават вътре в проводника.

Now, under proper conditions, which we have here,

Сега при подходящи условия, които имаме тук,

these strands of magnetic field can be trapped inside the superconductor.

тези части на магнитното поле могат да бъдат хванати вътре в проводника.

And these strands of magnetic field inside the superconductor,

И тези части на магнитното поле вътре в проводника,

they come in discrete quantities.

те идват в отделни количества.

Why? Because it is a quantum phenomenon. It's quantum physics.

Защо? Тъй като това е квантов феномен. Това е квантова физика.

And it turns out that they behave like quantum particles.

И се оказва, че те се държат като квантови частици.

In this movie here, you can see how they flow one by one discretely.

В този филм тук можете да видите как те преминават дискретно един по един.

This is strands of magnetic field. These are not particles,

Това са части на магнитно поле. Те не са частици,

but they behave like particles.

но те се държат като частици.

So, this is why we call this effect quantum levitation and quantum locking.

Така че ето защо ние наричаме този ефект квантова левитация и квантово заключване.

But what happens to the superconductor when we put it inside a magnetic field?

Но какво става със свръхпроводника когато го поставим вътре в магнитно поле?

Well, first there are strands of magnetic field left inside,

Ами първо част от магнитното поле е останало вътре

but now the superconductor doesn't like them moving around,

но сега свръхпроводникът не харесва движението им,

because their movements dissipate energy,

защото техните движения разсейват енергия,

which breaks the superconductivity state.

което прекъсва свръхпроводимото състояние.

So what it actually does, it locks these strands,

Така че това което всъщност прави, е че блокира тези части,

which are called fluxons, and it locks these fluxons in place.

които се наричат флуксони и той блокира тези флуксони на място.

And by doing that, what it actually does is locking itself in place.

Извършвайки това, той в действителност заключва самия себе си на място.

Why? Because any movement of the superconductor will change their place,

Защо? Тъй като всяко движение на свръхпроводника ще промени мястото им,

will change their configuration.

ще промени конфигурацията им.

So we get quantum locking. And let me show you how this works.

Така че получаваме квантово заключване. И нека да ви покажа как става това.

I have here a superconductor, which I wrapped up so it'd stay cold long enough.

Имам тук такъв свръхпроводник, който опаковах, така че да остане студен достатъчно дълго.

And when I place it on top of a regular magnet,

И когато го поставя върху редовен магнит,

it just stays locked in midair.

Той просто остава заключен във въздуха.

(Applause)

(Аплодисменти)

Now, this is not just levitation. It's not just repulsion.

Сега това не е просто левитация. Не е просто отблъскване.

I can rearrange the fluxons, and it will be locked in this new configuration.

Мога да пренаредя флуксоните, и то ще бъде заключено в тази нова конфигурация.

Like this, or move it slightly to the right or to the left.

Като това, или го преместваме леко надясно или наляво.

So, this is quantum locking -- actually locking -- three-dimensional locking of the superconductor.

И така това е квантовото-действително заключване - триизмерно блокиране на свръхпроводника.

Of course, I can turn it upside down,

Разбира се мога да го обърна с главата надолу,

and it will remain locked.

и ще остане заключен.

Now, now that we understand that this so-called levitation is actually locking,

Сега, като разбираме, че тази така наречена левитация действително е блокиране,

Yeah, we understand that.

да, разбираме това.

You won't be surprised to hear that if I take this circular magnet,

Няма да бъдете изненадани да чуете, че ако взема този кръгов магнит,

in which the magnetic field is the same all around,

в който магнитното поле е същото навсякъде,

the superconductor will be able to freely rotate around the axis of the magnet.

свръхпроводникът ще може свободно да се върти около оста на магнита.

Why? Because as long as it rotates, the locking is maintained.

Защо? Тъй като, докато той се върти, заключването се поддържа.

You see? I can adjust and I can rotate the superconductor.

Виждате ли? Мога да коригирам и мога да въртя свръхпроводника.

We have frictionless motion. It is still levitating, but can move freely all around.

Имаме движение без търкане. Той все още левитира, но може да се мести свободно наоколо.

So, we have quantum locking and we can levitate it on top of this magnet.

Така че имаме квантово заключване и можем да го левитираме над този магнит.

But how many fluxons, how many magnetic strands are there in a single disk like this?

Но колко флуксони, колко магнитни нишки са в един диск като този?

Well, we can calculate it, and it turns out, quite a lot.

Ами можме да изчислим, и се оказва, доста.

One hundred billion strands of magnetic field inside this three-inch disk.

Сто милиарда частици на магнитното поле в този диск от три инча.

But that's not the amazing part yet, because there is something I haven't told you yet.

Но това не е страхотната част още, защото все още не съм ви казал нещо.

And, yeah, the amazing part is that this superconductor that you see here

И да, невероятната част е, че този свръхпроводник, който виждате тук

is only half a micron thick. It's extremely thin.

е само половин микрон дебел. Това е изключително тънко.

And this extremely thin layer is able to levitate more than 70,000 times its own weight.

И този изключително тънък слой може да левитира повече от 70 000 пъти теглото си.

It's a remarkable effect. It's very strong.

Това е забележителен ефект. Това е много силно.

Now, I can extend this circular magnet,

Сега мога да разширя този кръгов магнит,

and make whatever track I want.

и да създам каквото поле си поискам.

For example, I can make a large circular rail here.

Например мога да направя голяма кръгова релса тук.

And when I place the superconducting disk on top of this rail,

Когато поставя свръхпроводящия диск върху тази релса,

it moves freely.

той се движи свободно.

(Applause)

(Аплодисменти)

And again, that's not all. I can adjust its position like this, and rotate,

И отново, това не е всичко. Мога да коригирам позицията му така, както и да го завъртя,

and it freely moves in this new position.

и той свободно се премества в това ново положение.

And I can even try a new thing; let's try it for the first time.

И дори мога да опитам ново нещо; нека да го опитаме за първи път.

I can take this disk and put it here,

Мога да взема този диск и да го поставя тук,

and while it stays here -- don't move --

и докато той остава тук - не се премества -

I will try to rotate the track,

ще се опитам да завъртя коловоза,

and hopefully, if I did it correctly,

и да се надяваме, ако го направих правилно,

it stays suspended.

той ще остане във въздуха.

(Applause)

(Аплодисменти)

You see, it's quantum locking, not levitation.

Вие виждате, това е квантово заключване, не левитация.

Now, while I'll let it circulate for a little more,

Сега, докато го оставя да се върти още малко,

let me tell you a little bit about superconductors.

Нека да ви разкажа малко повече за свръхпроводниците.

Now -- (Laughter) --

Сега - (смях) -

So we now know that we are able to transfer enormous amount of currents inside superconductors,

Ссега знаем, че сме в състояние да прехвърлим огромно количество енергия в свръхпроводниците,

so we can use them to produce strong magnetic fields,

така че да можем да ги използваме, за да се получат силни магнитни полета,

such as needed in MRI machines, particle accelerators and so on.

като необходимите за ЯМР машините, ускорителите на частици и т. н.

But we can also store energy using superconductors,

Но ние също можем да съхраняваме енергия, използвайки свръхпроводниците,

because we have no dissipation.

защото нямаме разсейване.

And we could also produce power cables, to transfer enormous amounts of current between power stations.

И ние също можем да произвеждаме силови кабели, да прехвърляме огромни количества енергия между електроцентрали.

Imagine you could back up a single power station with a single superconducting cable.

Представете си, да можете да архивирате единична електроцентрала с един свръхпроводящ кабел.

But what is the future of quantum levitation and quantum locking?

Но какво е бъдещето на квантовата левитация и квантовото заключване?

Well, let me answer this simple question by giving you an example.

Ами нека да отговоря на този прост въпрос с пример.

Imagine you would have a disk similar to the one I have here in my hand,

Представете си, че имате диск, подобен на този, който имам тук в ръката си,

three-inch diameter, with a single difference.

три инча в диаметър, с една разлика.

The superconducting layer, instead of being half a micron thin,

Свръхпроводящият слой, вместо да е половин микрон тънък,

being two millimeters thin, quite thin.

е два милиметра тънък, доста тънък.

This two-millimeter-thin superconducting layer could hold 1,000 kilograms, a small car, in my hand.

Този два милиметъра тънък свръхпроводящ слой може да държи 1000 килограма, малък автомобил, в ръката ми.

Amazing. Thank you.

Невероятно. Благодаря ви.

(Applause)

(Аплодисменти)