Boaz Almog "levitates" a superconductor

Translator: Morton Bast Reviewer: Thu-Huong Ha

Překladatel: Karel Hoch Korektor: Jan Kadlec

The phenomenon you saw here for a brief moment

Jev, který jste teď na malý moment zahlédli,

is called quantum levitation and quantum locking.

se nazývá kvantová levitace a kvantové uzamykání.

And the object that was levitating here

A objektu, který zde levitoval,

is called a superconductor.

se říká supravodič.

Superconductivity is a quantum state of matter,

Supravodivost je kvantový stav látky,

and it occurs only below a certain critical temperature.

který nastává pouze pod určitou - kritickou - teplotou.

Now, it's quite an old phenomenon;

Tento jev je znám poměrně dlouho,

it was discovered 100 years ago.

byl objeven před 100 lety.

However, only recently,

Nicméně až teprve nedávno,

due to several technological advancements,

díky několika technologickým posunům,

we are now able to demonstrate to you

jsme vám teď schopni demonstrovat

quantum levitation and quantum locking.

kvantovou levitaci a kvantové uzamykání

So, a superconductor is defined by two properties.

Takže, supravodič je definován dvěma vlastnostmi.

The first is zero electrical resistance,

První je nulový elektrický odpor,

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

a ten druhý odpuzování magnetického pole zevnitř supravodiče.

That sounds complicated, right?

Zní to komplikovaně, že?

But what is electrical resistance?

ale co vlastně je elektrický odpor?

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

Elektrický proud je proud elektronů uvnitř nějakého materiálu.

And these electrons, while flowing,

A tyto elektrony během svého průchodu

they collide with the atoms, and in these collisions

naráží na atomy a kvůli těmto srážkám

they lose a certain amount of energy.

ztrácí určité množství energie.

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

Tato energie je rozptýlena ve formě tepla, což znáte.

However, inside a superconductor there are no collisions,

Nicméně uvnitř supravodiče k žádným srážkám nedochází,

so there is no energy dissipation.

a tedy zde není ani rozptyl energie.

It's quite remarkable. Think about it.

To je docela pozoruhodné. Zamyslete se nad tím.

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

V klasické fyzice vždy dochází k nějakému tření, ke ztrátě energie.

But not here, because it is a quantum effect.

Ale tady ne, protože to je kvantový efekt.

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

Ale to není vše, protože supravodiče nemají rády magnetická pole.

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

Supravodič se bude snažit magnetické pole zevnitř vypudit

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

a to má co do činění s vířivými proudy.

Now, the combination of both effects --

A teď -- kombinace obou efektů --

the expulsion of magnetic fields and zero electrical resistance --

tedy odpuzování magnetických polí a nulový el. odpor --

is exactly a superconductor.

to je přesně supravodič.

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

Ale ne vždy je to tak dokonalé, jak všichni víme,

and sometimes strands of magnetic field remain inside the superconductor.

a občas svazky magnetických siločar zůstanou uvnitř supravodiče.

Now, under proper conditions, which we have here,

Za určitých podmínek, které tu zrovna máme,

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

mohou být tyto svazky uvězněny uvnitř supravodiče.

And these strands of magnetic field inside the superconductor,

a tyto svazky uvnitř supravodiče,

they come in discrete quantities.

se vyskytují v nespojitých hodnotách.

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

Proč? Protože to je kvantový jev. To je kvantová fyzika.

And it turns out that they behave like quantum particles.

A ukazuje se, že se chovají jako kvantové částice.

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

V tomto videu vidíte, jak proudí odděleně jeden po druhém.

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

Jsou to svazky magnetických siločar. Nejsou to částice,

but they behave like particles.

ale jako částice se chovají.

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

Z tohoto důvodu tento efekt nazýváme kvantovou levitací a kvantovým uzamykáním.

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

Co se ale stane se supravodičem, pokud ho umístíme dovnitř magnetického pole?

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

Prvně, uvnitř zůstávají svazky magnetických siločar

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

ale teď se supravodiči nelíbí, když se pohybují kolem,

because their movements dissipate energy,

protože jejich pohyb plýtvá energií,

which breaks the superconductivity state.

což narušuje stav supravodivosti.

So what it actually does, it locks these strands,

takže vlastně dělá to, že uzamkne svazky,

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

zvané fluxony, na místě

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

a tím vlastně ukotví na místě i sám sebe.

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

Proč? Jakýkoliv pohyb supravodiče změní jejich umístění

will change their configuration.

a konfiguraci.

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

To máme kvantové uzamykání. A teď vám ukážu jak to funguje.

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

Mám tady supravodič, který jsem obalil, takže vydrží dostatečně dlouho studený.

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

A když ho umístím na povrch pravidelného magnetu,

it just stays locked in midair.

zůstane viset ve vzduchu.

(Applause)

(Potlesk)

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

Není to jenom levitace, není to jen odpuzování.

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

Mohu přemístit fluxony a uzamkne se to i v této nové konfiguraci.

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

Třeba takto, nebo to můžu posunout lehce doprava nebo doleva.

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

Tak tohle je kvantové uzamykání -- třírozměrné uzamykání supravodiče.

Of course, I can turn it upside down,

Samozřejmě jej mohu obrátit

and it will remain locked.

a zůstane ukotven.

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

Teď už chápeme, že takzvané levitování je ve skutečnosti uzamykání.

Yeah, we understand that.

Jo, rozumíme tomu.

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

Nebudete překvapeni, když vezmu kruhový magnet,

in which the magnetic field is the same all around,

ve kterém je magnetické pole rovnoměrné po celé jeho délce,

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

a supravodič bude schopen volně rotovat kolem osy magnetu.

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

Proč? Protože dokud rotuje, tak uzamčení je udržováno.

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

Vidíte? Mohu supravodič poupravit a roztočit.

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

Vidíme bezodporový pohyb. Pořád levituje, ale může se volně pohybovat kolem dokola.

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

Takže, máme tu kvantové uzamčení a levitaci na povrchu magnetu.

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

Ale kolik fluxonů, kolik svazků mag. pole je v disku jako je tento?

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

Můžeme si to spočítat, a ukazuje se, že docela hodně.

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

Sto miliard svazků magnetického pole uvnitř tohoto 3palcového disku (7,5 cm).

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

Ale to ještě není ta skvělá věc, protože je tady něco, co jsem vám zatím neřekl.

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

Ano, ta úžasná věc je, že tento supravodič

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

je široký pouze 0,5 mikrometru. Je extrémně tenký.

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

A tato extrémně tenká vrstva je schopná nadnášet více než 70.000násobek své vlastní váhy.

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

To je pozoruhodný efekt. Velmi silný.

Now, I can extend this circular magnet,

Mohu rozšířit tento kruhový magnet

and make whatever track I want.

a vytvořit jakoukoliv dráhu chci.

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

Například můžu zde vytvořit velkou kruhovou dráhu

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

a když na ni umístím supravodivý disk,

it moves freely.

volně se pohybuje.

(Applause)

(Potlesk)

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

A znovu -- to není vše. Můžu takto změnit jeho pozici, rotovat,

and it freely moves in this new position.

a on se volně v této nové pozici pohybuje.

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

Dokonce bych mohl zkusit něco nového; Vyzkoušejme si to úplně poprvé.

I can take this disk and put it here,

Vezmu disk a položím ho tady,

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

a zatímco je tady -- nehýbej se --

I will try to rotate the track,

zkusím otočit s dráhou

and hopefully, if I did it correctly,

a doufejme, pokud to udělám správně,

it stays suspended.

tak zůstane viset.

(Applause)

(Potlesk)

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

Vidíte, je to kvantové uzamčení, ne levitace.

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

Mezitím co ho nechám jezdit o trochu déle,

let me tell you a little bit about superconductors.

řeknu vám něco málo o supravodičích.

Now -- (Laughter) --

Teď -- (Smích) --

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

Teď už víme, že jsme schopni supravodičem přenášet obrovské množství proudu,

so we can use them to produce strong magnetic fields,

tudíž je můžeme použít k vyvolání silných magnetických polí,

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

která jsou potřeba pro MRI přístroje (magnetická rezonance), částicové urychlovače apod.,

But we can also store energy using superconductors,

ale můžeme je také použít pro uskladnění energie,

because we have no dissipation.

protože zde nedochází k žádným ztrátám.

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

Také bychom mohli vyrábět kabely k přenosu obrovského množství energie mezi elektrárnami.

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

Představte si, že byste mohli zálohovat elektrárnu jediným supravodivým kabelem.

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

Co je však budoucností kvantové levitace a kvantového uzamykání?

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

Odpovím vám příkladem.

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

Představte si, že máte disk podobný tomu, který mám v dlani

three-inch diameter, with a single difference.

3 palce v průměru (7,5 cm), s jedinou změnou.

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

Supravodivá vrstva by byla místo 0,5 mikronu

being two millimeters thin, quite thin.

tenká 2 milimetry. Docela tenká.

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

Tato dvoumilimetrová vrstvička by udržela až 1000 kg, malé auto, v mé ruce.

Amazing. Thank you.

Úžasné. Děkuji.

(Applause)

(Potlesk)