Boaz Almog "levitates" a superconductor

Translator: Morton Bast Reviewer: Thu-Huong Ha

Traduttore: Anna Cristiana Minoli Revisore: Claudia Alborghetti

The phenomenon you saw here for a brief moment

Il fenomeno che avete visto qui per un breve momento

is called quantum levitation and quantum locking.

si chiama levitazione quantistica e "locking" quantistico.

And the object that was levitating here

L'oggetto che stava levitando qui

is called a superconductor.

si chiama superconduttore.

Superconductivity is a quantum state of matter,

La superconduttività è uno stato quantistico della materia

and it occurs only below a certain critical temperature.

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

Now, it's quite an old phenomenon;

È un fenomeno abbastanza antico;

it was discovered 100 years ago.

è stato scoperto 100 anni fa.

However, only recently,

Ma, solo di recente,

due to several technological advancements,

grazie a numerosi passi avanti nella tecnologia,

we are now able to demonstrate to you

siamo ora in grado di dimostrarvi

quantum levitation and quantum locking.

la levitazione quantistica e il locking quantistico.

So, a superconductor is defined by two properties.

Un superconduttore possiede due proprietà.

The first is zero electrical resistance,

La prima è l'assenza di resistenza elettrica,

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

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

That sounds complicated, right?

Sembra difficile, vero?

But what is electrical resistance?

Ma cos'è la resistenza elettrica?

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

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

And these electrons, while flowing,

Questi elettroni, mentre scorrono,

they collide with the atoms, and in these collisions

si scontrano con gli atomi e in queste collisioni

they lose a certain amount of energy.

perdono una certa quantità di energia.

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

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

However, inside a superconductor there are no collisions,

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

so there is no energy dissipation.

quindi non c'è dispersione di energia.

It's quite remarkable. Think about it.

È notevole. Pensateci.

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

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

But not here, because it is a quantum effect.

Ma non qui, perchè è l'effetto quantistico.

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

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

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

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

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

e ha i mezzi per farlo attraverso correnti di circolazione.

Now, the combination of both effects --

La combinazione di entrambi gli effetti, ossia

the expulsion of magnetic fields and zero electrical resistance --

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

is exactly a superconductor.

fanno esattamente un superconduttore.

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

Ma, come sappiamo, nulla è perfetto

and sometimes strands of magnetic field remain inside the superconductor.

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

Now, under proper conditions, which we have here,

Nelle giuste condizioni, come adesso,

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

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

And these strands of magnetic field inside the superconductor,

E queste strisce all'interno del superconduttore

they come in discrete quantities.

appaiono in quantità discrete.

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

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

And it turns out that they behave like quantum particles.

E presentano un comportamento da particelle quantistiche.

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

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

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

Queste sono strisce di campo magnetico, non sono particelle,

but they behave like particles.

eppure si comportano come particelle.

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

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

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

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

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

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

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

ma al superconduttore non piace che si muovano

because their movements dissipate energy,

perché i loro movimenti disperdono energia,

which breaks the superconductivity state.

spezzando lo stato di superconduttività.

So what it actually does, it locks these strands,

Quindi quello che fa è immobilizzare queste strisce

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

che si chiamano flussoni.

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

Facendo questo, immobilizza anche se stesso.

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

Perché? Perché qualunque movimento del superconduttore le farebbe spostare,

will change their configuration.

cambiandone la configurazione.

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

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

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

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

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

Quando lo posiziono sopra una normale calamita,

it just stays locked in midair.

rimane fermo a mezz'aria.

(Applause)

(Applausi)

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

Questa non è semplice levitazione. Non è semplice repulsione.

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

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

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

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

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

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

Of course, I can turn it upside down,

Ovviamente lo posso capovolgere,

and it will remain locked.

e resterà fermo così.

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

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

Yeah, we understand that.

Ora lo sappiamo.

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

Non vi sorprenderà vedere che se prendo questa calamita circolare,

in which the magnetic field is the same all around,

in cui il campo magnetico è uguale tutto intorno,

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

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

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

Perché? Perché finché ruota, il locking viene mantenuto.

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

Vedete? Posso muovere a piacimento il superconduttore.

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

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

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

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

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

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

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

Possiamo calcolarlo e scoprire che sono parecchie.

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

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

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

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

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

La parte sorprendente è che questo superconduttore che vedete qui

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

è spesso solo un micron. È estremamente sottile.

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

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

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

È un effetto straordinario. È molto resistente.

Now, I can extend this circular magnet,

Posso estendere questo magnete circolare,

and make whatever track I want.

e fargli fare il percorso che voglio.

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

Per esempio, posso fare un grande binario circolare.

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

E quando metto il disco superconduttore sul binario

it moves freely.

si muove liberamente.

(Applause)

(Applausi)

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

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

and it freely moves in this new position.

e farlo ruotare liberamente in questa nuova posizione.

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

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

I can take this disk and put it here,

Posso prendere questo disco e metterlo qui,

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

e mentre è qui -- non ti muovere --

I will try to rotate the track,

cercherò di ruotare il binario,

and hopefully, if I did it correctly,

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

it stays suspended.

rimane sospeso.

(Applause)

(Applausi)

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

Vedete, è il locking quantistico, non è levitazione.

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

Mentre cercherò di farlo circolare un po',

let me tell you a little bit about superconductors.

vi racconterò qualcosa di più sui superconduttori.

Now -- (Laughter) --

(Risate)

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

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

so we can use them to produce strong magnetic fields,

possiamo quindi usarle per produrre forti campi magnetici,

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

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

But we can also store energy using superconductors,

Ma possiamo anche immagazzinare energia usando i superconduttori,

because we have no dissipation.

perché non c'è dissipazione.

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

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

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

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

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

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

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

Risponderò a questa domanda con un semplice esempio.

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

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

three-inch diameter, with a single difference.

8 centimetri di diametro, con un'unica differenza:

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

lo strato superconduttore, invece di essere di mezzo micron,

being two millimeters thin, quite thin.

sia spesso due millimetri, abbastanza sottile.

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

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

Amazing. Thank you.

Fantastico. Grazie.

(Applause)

(Applausi)