Boaz Almog "levitates" a superconductor

Translator: Morton Bast Reviewer: Thu-Huong Ha

Translator: Deividas Černiauskas Reviewer: Viktorija Čybaitė

The phenomenon you saw here for a brief moment

Fenomenas, kurį akimirkai matėte

is called quantum levitation and quantum locking.

vadinamas kvantine levitacija ir kvantiniu užfiksavimu.

And the object that was levitating here

Čia levituojantis objektas

is called a superconductor.

vadinamas superlaidininku.

Superconductivity is a quantum state of matter,

Superlaidumas yra kvantinė medžiagos būsena,

and it occurs only below a certain critical temperature.

atsirandanti esant žemiau tam tikros kritinės temperatūros.

Now, it's quite an old phenomenon;

Tai gana senas fenomenas;

it was discovered 100 years ago.

jis buvo atrastas prieš 100 metų.

However, only recently,

Tačiau visai neseniai

due to several technological advancements,

kelių technologinių patobulinimų dėka

we are now able to demonstrate to you

dabar mes galime jums parodyti

quantum levitation and quantum locking.

kvantinę levitaciją ir kvantinį užfiksavimą.

So, a superconductor is defined by two properties.

Superlaidininkas apibūdinamas dvejomis savybėmis.

The first is zero electrical resistance,

Pirmoji - jokio pasipriešinimo elektros srovei,

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

o antra - magnetinio lauko išmetimas iš superlaidininko vidaus.

That sounds complicated, right?

Skamba sudėtingai, tiesa?

But what is electrical resistance?

Tačiau kas yra pasipriešinimas elektros srovei?

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

Taigi, elektros srovė - elektronų judėjimas medžiagos viduje.

And these electrons, while flowing,

Judėdami elektronai susiduria su atomais.

they collide with the atoms, and in these collisions

Susidūrimo metu

they lose a certain amount of energy.

elektronai praranda tam tikrą kiekį energijos.

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

Energija iššvaistoma šilumos forma, manau žinote tokį efektą.

However, inside a superconductor there are no collisions,

Tačiau superlaidininke tokių susidūrimų nėra,

so there is no energy dissipation.

tad nėra jokio energijos iššvaistymo.

It's quite remarkable. Think about it.

Tai tikrai nuostabu. Pagalvokite apie tai.

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

Klasikinėje fizikoje visada yra kažkokia trintis, kažkoks energijos praradimas.

But not here, because it is a quantum effect.

Tačiau ne čia, nes tai kvantinis efektas.

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

Tai dar ne viskas, nes superlaidininkams nepatinka magnetinis laukas.

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

Taigi superlaidininkas bandysi išmesti magnetįnį lauką iš vidaus.

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

ir jis tai atlieka cirkuliuojant sroves.

Now, the combination of both effects --

Šis dviejų efektų -

the expulsion of magnetic fields and zero electrical resistance --

magnetinio lauko išmetimas ir jokio pasipriešinimo elektros srovei -

is exactly a superconductor.

derinys ir yra superlaidininkas.

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

Tačiau ne visada viskas yra tobula, visi tai žinome,

and sometimes strands of magnetic field remain inside the superconductor.

ir kartais magnetinio lauko bangos išlieka superlaidininko viduje.

Now, under proper conditions, which we have here,

Taigi, tinkamomis sąlygomis, o mes jas ir turime,

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

šie magnetinio lauko sluoksniai galį būti įkalinti superlaidininko viduje.

And these strands of magnetic field inside the superconductor,

O superlaidininke esančios magnetinio lauko bangos

they come in discrete quantities.

atsiranda diskretiškais kiekiais.

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

Kodėl? Nes tai kvantinis fenomenas. Tai kvantinė fizika.

And it turns out that they behave like quantum particles.

Ir pasirodo, kad jos elgiasi kaip kvantinės dalelės.

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

Šiame vaizdo įraše galite pamatyti kaip jos pavieniui diskretiškai juda.

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

Tai magnetinio lauko bangos. Tai nėra dalelės,

but they behave like particles.

bet jos elgiasi kaip dalelės.

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

Todėl mes šį efektą vadiname kvantine levitacija ir kvantiniu užfiksavimu.

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

Tačiau kas atsitiks su superlaidininku kai mes jį įdėsime į magnetinį lauką?

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

Visų pirma jame yra likusių magnetinio lauko bangų,

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

bet dabar superlaidininkui nepatinka, kad jos liko,

because their movements dissipate energy,

nes bangos iššvaisto energiją,

which breaks the superconductivity state.

o tai sugadina superlaidininko būseną.

So what it actually does, it locks these strands,

Ką jis iš tikro daro, tai užfiksuoja šias bangas,

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

kurios vadinamos fluksonais ir užfiksuoja šiuos fluksonus vienoje vietoje.

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

Ir jis taip darydamas iš tikro užsifiksuoja pats vienoje vietoje.

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

Kodėl? Nes bet koks superlaidininko judėjimas, pakeis fluksonų vietą

will change their configuration.

ir išsidėstymą.

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

Taigi mes gauname kvantinį užfiksavimą. Leiskite parodyti kaip tai veikia.

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

Čia turiu superlaidininką, kurį laikiau azote, kad jis pakankamai ilgai išliktų šaltas.

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

Ir kai jį padedu ant įprasto magneto,

it just stays locked in midair.

superlaidininkas tiesiog užsifiksuoja ore.

(Applause)

(Plojimai)

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

Tai ne tik levitacija. Tai ne tik stūma.

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

Galiu pertvarkyti fluksonus ir jie bus užfiksuota šia nauja konfigūracija.

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

Štai taip, arba galima pajudinti šiek tiek į kairę ar į dešinę.

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

Taigi, tai kvantinis užfiksavimas - tikras užfiksavimas - superlaidininko užfiksavimas trimis matmeninimis.

Of course, I can turn it upside down,

Žinoma, galiu jį ir apversti

and it will remain locked.

ir liks taip užfiksuotas.

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

Dabar kai suprantame, kad ši vadinama levitacija yra iš tikro užfiksavimas,

Yeah, we understand that.

Taip, mes tai suprantame.

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

Jūs nenustebsite išgirdę, kad jei paimsime cirkuliuojantį magnetą,

in which the magnetic field is the same all around,

kuriame magnetinis laukas yra toks pat visur,

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

superlaidininkas galės laisvai suktis visomis šio magneto ašimis.

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

Kodėl? Nes kol jis sukasi, užfiksavimas yra išlaikomas.

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

Matote? Galiu koreguoti ir sukti superlaidininką.

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

Ir mes turime judėjimą be trinties. Jis vis dar levituoja, bet ir gali laisvai judėti aplink.

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

Taigi, turime kvantinį užfiksavimą ir galime jį levituoti virš šio magneto.

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

Tačiau kiek fluksonų, kiek magnetinių bangų yra viename tokiame diske?

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

Pasirodo, mes galime apskaičiuoti, o jų yra daug.

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

Šimtas milijardų magnetinio lauko bangų viename trijų colių (7,62cm) diske.

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

Tai nėra labiausiai stebinantis dalis, nes dar kai ko jums nepasakiau.

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

Ir labiausiai stebinanti dalis ta, kad šis superlaidininkas yra tik

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

tik pusės mikrono storio. Labai plonas.

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

Ir šis nepaprastai plonas sluoksnis gali levituoti daugiau nei 70,000 kartų didesnį už save svorį.

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

Nepaprastas efektas. Jis labai stiprus.

Now, I can extend this circular magnet,

Galiu nutiesti cirkuliuojantį magnetą

and make whatever track I want.

ir padaryti bet kokį kelią.

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

Pavyzdžiui, galiu nutiesti didelius cirkuliuojančius bėgius.

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

Ir kai padedu superlaidininko diską virš bėgių,

it moves freely.

jis laisvai juda.

(Applause)

(Plojimai)

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

Ir tai dar ne viskas. Galių pertvarkyti jo padėti štai taip ir jį sukti,

and it freely moves in this new position.

ir jis laisvai juda į šią naują poziciją.

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

Ir galiu pabandyti naują dalyką, pirmą kartą pabandysiu tai padaryti.

I can take this disk and put it here,

Galiu paimti šį diską ir padėti jį čia,

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

ir kol jis čia yra -- nejudėk--

I will try to rotate the track,

Pabandysiu pasuktį kelią

and hopefully, if I did it correctly,

ir jei man pavyks tai padaryti teisingai,

it stays suspended.

jis liks kabantis.

(Applause)

(Plojimai)

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

Matote, tai kvantinis užfiksavimas, o ne levitacija.

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

Leisiu jam dar truputėlį cirkuliuoti ir tuo pačiu papasakosiu

let me tell you a little bit about superconductors.

šiek tiek apie superlaidininkus.

Now -- (Laughter) --

Dabar --(Juokas)--

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

Tad dabar mes žinome, kad galime perduoti didelius srovės kiekius superlaidininko viduje

so we can use them to produce strong magnetic fields,

ir juos galime panaudoti kuriant stiprius magnetinius laukus,

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

kurių reikia MRT prietaisuose, dalelių greitintuvuose ir t.t.

But we can also store energy using superconductors,

Bet mes taip pat galime kaupti energiją naudojant superlaidininkus,

because we have no dissipation.

nes energija nėra iššvaistoma.

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

Mes taip pat galime gaminti maitinimo kabelius, dideliems srovėms kiekiams tarp stočių perduoti.

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

Įsivaizduokite, galėtumėte palaikyti veikiančią vieną elektrinę naudodami tik vieną superlaidininkinį kabelį.

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

Bet kokia kvantinės levitacijos ir kvantinio užfiksavimo ateitis?

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

Leiskite man atsakyti į šį paprastą klausimą, pateikiant jums pavyzdį.

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

Įsivaizduokite, kad turėtumėte diską panašų į tokį, kurį turiu rankoje,

three-inch diameter, with a single difference.

trijų colių skersmens, tik su vienu skirtumu.

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

Superlaidininko sluoksnis, vietoje buvęs pusės mikrono storio,

being two millimeters thin, quite thin.

būtų dviejų milimetrų storio, gana plonas.

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

Dviejų milimetrų storio superlaidininko sluoksnis galėtų mano rankoje išlaikyti 1000 kilogramų,tai yra mažas automobilis.

Amazing. Thank you.

Nuostabu. Ačiū.

(Applause)

(Plojimai)