Boaz Almog "levitates" a superconductor

Translator: Morton Bast Reviewer: Thu-Huong Ha

Vertaald door: Els De Keyser Nagekeken door: Rik Delaet

The phenomenon you saw here for a brief moment

Het fenomeen dat je hier even zag,

is called quantum levitation and quantum locking.

heet kwantumlevitatie en kwantumlocking.

And the object that was levitating here

Het object dat zweefde

is called a superconductor.

heet een supergeleider.

Superconductivity is a quantum state of matter,

Supergeleiding is een kwantumstatus van de materie

and it occurs only below a certain critical temperature.

die enkel onder een bepaalde temperatuur voorkomt.

Now, it's quite an old phenomenon;

Het fenomeen bestaat allang.

it was discovered 100 years ago.

Het werd 100 jaar geleden ontdekt.

However, only recently,

Maar pas sinds kort,

due to several technological advancements,

dankzij nieuwe technologieën,

we are now able to demonstrate to you

kunnen we een demonstratie geven

quantum levitation and quantum locking.

van kwantumlevitatie en kwantumlocking.

So, a superconductor is defined by two properties.

Een supergeleider heeft twee typische kenmerken.

The first is zero electrical resistance,

Eén: de elektrische weerstand is nul.

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

Twee: de binnenkant van de supergeleider stoot een magnetisch veld af.

That sounds complicated, right?

Klinkt ingewikkeld, niet?

But what is electrical resistance?

Wat is elektrische weerstand?

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

Elektriciteit is de beweging van elektronen in materiaal.

And these electrons, while flowing,

Terwijl elektronen bewegen,

they collide with the atoms, and in these collisions

botsen ze met atomen.

they lose a certain amount of energy.

Daarbij verliezen ze energie.

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

Die verliezen ze als warmte. Dat effect ken je.

However, inside a superconductor there are no collisions,

Maar in een supergeleider zijn er geen botsingen.

so there is no energy dissipation.

Dus is er geen energieverlies.

It's quite remarkable. Think about it.

Dat is merkwaardig. Even nadenken.

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

In de klassieke fysica is er altijd wrijving en energieverlies.

But not here, because it is a quantum effect.

Hier niet, want het is een kwantumeffect.

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

Bovendien houden supergeleiders niet van magnetische velden.

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

Een supergeleider zal het magnetische veld willen afstoten.

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

Dat kan door stroom te doen circuleren.

Now, the combination of both effects --

De combinatie van de twee effecten --

the expulsion of magnetic fields and zero electrical resistance --

de afstoting van magnetische velden en elektrische weerstand nul --

is exactly a superconductor.

is nu net een supergeleider.

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

Het plaatje is niet altijd perfect.

and sometimes strands of magnetic field remain inside the superconductor.

Soms blijven er strengen magnetisch veld in de supergeleider.

Now, under proper conditions, which we have here,

In goede omstandigheden, zoals hier,

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

kunnen die vastgehouden worden in een supergeleider.

And these strands of magnetic field inside the superconductor,

Die strengen magnetisch veld in de supergeleider

they come in discrete quantities.

komen voor in discrete hoeveelheden.

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

Omdat het een kwantumfenomeen is, kwantumfysica.

And it turns out that they behave like quantum particles.

Blijkt dat ze zich als kwantumdeeltjes gedragen.

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

In dit filmpje zie je hoe ze één voor één discreet bewegen.

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

Dit zijn strengen magnetisch veld. Het zijn geen deeltjes,

but they behave like particles.

maar ze gedragen zich als deeltjes.

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

Daarom noemen we dit kwantumlevitatie en kwantumlocking.

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

Wat gebeurt er als we de supergeleider in een magnetisch veld zetten?

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

Eerst zijn er strengen magnetisch veld binnenin.

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

De supergeleider houdt er niet van dat die bewegen,

because their movements dissipate energy,

omdat beweging tot energieverlies leidt,

which breaks the superconductivity state.

wat de staat van supergeleiding verbreekt.

So what it actually does, it locks these strands,

Dus pint hij de strengen vast,

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

die fluxons heten, en pint de fluxons vast.

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

Daardoor pint hij zichzelf vast.

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

Omdat elke beweging van de supergeleider hun paats wijzigt,

will change their configuration.

hun configuratie.

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

Vandaar de kwantumlocking. Ik toon even hoe dat werkt.

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

Dit is een supergeleider, ingepakt om lang genoeg koud te blijven.

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

Als ik die bovenop een gewone magneet plaats,

it just stays locked in midair.

blijft die in de lucht vastgepind.

(Applause)

(Applaus)

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

Dit is niet gewoon zweven of afstoten.

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

Ik kan de fluxons herschikken en hem in de nieuwe configuratie vastpinnen.

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

Zo, of iets naar rechts of links bewegen.

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

Dit is kwantumlocking – driedimensionaal vastpinnen van de supergeleider.

Of course, I can turn it upside down,

Ik kan hem op zijn kop zetten.

and it will remain locked.

Hij blijft vastgepind.

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

We begrijpen nu dat zweven eigenlijk vastpinnen is.

Yeah, we understand that.

Dat begrijpen we.

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

Het zal je niet verbazen dat bij deze cirkelmagneet,

in which the magnetic field is the same all around,

waar het magnetisch veld overal eender is,

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

de supergeleider vrij om de as van de magneet zal roteren.

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

Dat komt omdat hij vastgepind blijft terwijl hij roteert.

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

Ik kan de supergeleider aanpassen en roteren.

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

Beweging zonder wrijving. Hij zweeft nog maar kan vrij rondbewegen.

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

Er is kwantumlocking. We doen hem boven deze magneet zweven.

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

Hoeveel fluxons of magnetische strengen zitten er in deze ene schijf?

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

Dat kunnen we berekenen. Het zijn er veel.

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

Deze schijf van 7,5 cm bevat 100 miljard strengen magnetisch veld.

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

Dat is nog niet het verbluffende stuk. Er is meer.

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

Het verbluffende is dat deze supergeleider

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

maar een halve micron dik is. Hij is flinterdun.

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

Deze flinterdunne laag kan 70.000 keer haar eigen gewicht doen zweven.

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

Het is een opmerkelijk effect. Het is zeer sterk.

Now, I can extend this circular magnet,

Ik kan deze cirkelmagneet uitbreiden

and make whatever track I want.

en elke gewenste baan maken.

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

Ik kan hier een grote cirkelbaan maken.

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

Als ik de supergeleider op die baan plaats,

it moves freely.

beweegt die vrij.

(Applause)

(Applaus)

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

Dat is niet alles. Ik kan de positie aanpassen, roteren,

and it freely moves in this new position.

en hij beweegt vrij in de nieuwe positie.

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

Ik kan iets nieuws uitproberen. Dit is een première.

I can take this disk and put it here,

Ik neem deze schijf en zet ze hier.

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

Terwijl ze hier blijft -- niet bewegen --

I will try to rotate the track,

probeer ik de baan te roteren.

and hopefully, if I did it correctly,

Als ik het goed gedaan heb,

it stays suspended.

blijft ze hangen.

(Applause)

(Applaus)

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

Je ziet dat het kwantumlocking is, niet kwantumlevitatie.

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

Ik laat het hier nog wat draaien.

let me tell you a little bit about superconductors.

Intussen vertel ik wat over supergeleiders.

Now -- (Laughter) --

Nu -- (Gelach) --

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

We weten dat we enorme hoeveelheden stroom in supergeleiders kunnen transfereren.

so we can use them to produce strong magnetic fields,

Die kunnen we gebruiken om sterke magnetische velden te maken,

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

zoals voor MRI-machines, deeltjesversnellers en zo.

But we can also store energy using superconductors,

We kunnen ook energie opslaan met supergeleiders

because we have no dissipation.

omdat er geen verlies is.

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

We kunnen kabels maken om enorme hoeveelheden stroom tussen krachtcentrales te transfereren.

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

Stel je voor: een backup voor een krachtcentrale met één supergeleidingskabel.

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

Wat is de toekomst van kwantumlevitatie en kwantumlocking?

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

Ik beantwoord deze simpele vraag met een voorbeeld.

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

Stel je een schijf zoals deze in mijn hand voor,

three-inch diameter, with a single difference.

7,5 cm diameter, met één verschil.

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

In plaats van een halve micron is de supergeleidingslaag

being two millimeters thin, quite thin.

twee millimeter dik. Echt dun.

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

Deze supergeleidingslaag van twee mm kan een ton, een kleine auto, dragen.

Amazing. Thank you.

Verbluffend. Dankuwel.

(Applause)

(Applaus)