Boaz Almog "levitates" a superconductor

Translator: Morton Bast Reviewer: Thu-Huong Ha

Tłumaczenie: Anna Nabrdalik Korekta: Marta Krzeminska

The phenomenon you saw here for a brief moment

Zjawisko, które przed chwilą widzieliście

is called quantum levitation and quantum locking.

nazywane jest lewitacją kwantową lub uwięzieniem kwantowym.

And the object that was levitating here

A ten przedmiot, który przed chwilą lewitował,

is called a superconductor.

nazywany jest nadprzewodnikiem.

Superconductivity is a quantum state of matter,

Nadprzewodnictwo to kwantowy stan materii,

and it occurs only below a certain critical temperature.

który występuje jedynie poniżej pewnej temperatury krytycznej.

Now, it's quite an old phenomenon;

Zjawisko to jest znane od dawna.

it was discovered 100 years ago.

Odkryto je 100 lat temu.

However, only recently,

Ale dopiero teraz,

due to several technological advancements,

dzięki postępowi techniki,

we are now able to demonstrate to you

możemy wam pokazać

quantum levitation and quantum locking.

lewitację kwantową i uwięzienie kwantowe.

So, a superconductor is defined by two properties.

Nadprzewodniki charakteryzują dwie właściwości.

The first is zero electrical resistance,

Pierwsza to całkowity brak oporu elektrycznego.

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

Druga natomiast to wypieranie pola magnetycznego z wnętrza nadprzewodnika.

That sounds complicated, right?

Brzmi zawile?

But what is electrical resistance?

Ale czym jest opór elektryczny?

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

Elektryczność to przepływ elektronów wewnątrz tworzywa.

And these electrons, while flowing,

Płynąc, elektrony

they collide with the atoms, and in these collisions

zderzają się z atomami,

they lose a certain amount of energy.

w wyniku czego tracą pewną ilość energii.

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

Jak wiecie, utracona energia ulega rozproszeniu pod postacią ciepła.

However, inside a superconductor there are no collisions,

W nadprzewodniku jednak nie dochodzi do zderzeń.

so there is no energy dissipation.

ani też do rozproszenia energii.

It's quite remarkable. Think about it.

To niewiarygodne. Zastanówcie się.

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

W fizyce klasycznej, zawsze występuje tarcie, następuje utrata energii.

But not here, because it is a quantum effect.

Nie w tym przypadku. Mowa tutaj o efekcie kwantowym.

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

Do tego, nadprzewodniki nie przepadają za polem magnetycznym.

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

Usiłują wyprzeć pole od wewnątrz,

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

co jest możliwe dzięki wykorzystaniu prądów wirowych.

Now, the combination of both effects --

Gdy wystepują oba te zjawiska,

the expulsion of magnetic fields and zero electrical resistance --

czyli wypieranie pola magnetycznego i brak oporu elektrycznego,

is exactly a superconductor.

mamy do czynienia z nadprzewodnikiem.

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

Jednak, jak wiecie, nic nie jest idealne

and sometimes strands of magnetic field remain inside the superconductor.

i czasem pasma pola magnetycznego zostają w nadprzewodniku.

Now, under proper conditions, which we have here,

W odpowiednich warunkach, takich jakie mamy tutaj,

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

możemy uwięzić te pasma wewnątrz nadprzewodnika.

And these strands of magnetic field inside the superconductor,

Ilość pasm pola magnetycznego w nadprzewodniku

they come in discrete quantities.

zawsze stanowi wartość dyskretną.

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

Dlaczego? Gdyż jest to zjawisko kwantowe. To właśnie fizyka kwantowa.

And it turns out that they behave like quantum particles.

Okazuje się, że te pasma zachowują się jak cząstki kwantowe.

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

Na tym filmie widać, że płyną pojedynczo.

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

Są to pasma pola magnetycznego, nie cząstki.

but they behave like particles.

A jednak zachowują się jakby były cząstkami.

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

Dlatego właśnie, ten efekt nazywany jest lewitacją kwantową i uwięzieniem kwantowym.

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

Jak zachowa się nadprzewodnik, jeśli umieścimy go wewnątrz pola magnetycznego?

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

Wewnątrz nadprzewodnika wciąż są pasma pola magnetycznego

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

i ruch tych pasm nagle zaczyna mu przeszkadzać,

because their movements dissipate energy,

ponieważ prowadzi do rozproszenia energii,

which breaks the superconductivity state.

co niweczy zjawisko nadprzewodnictwa.

So what it actually does, it locks these strands,

Więc nadprzewodnik blokuje te pasma,

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

czyli fluksony, zatrzymując je w jednym miejscu.

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

W efekcie, unieruchamia sam siebie.

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

A to dlatego, że najmniejszy nawet ruch nadprzewodnika

will change their configuration.

zmieniłby położenie i konfigurację pasm.

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

W ten sposób uzyskujemy uwiezięnie kwantowe. Pokażę wam, jak to działa.

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

To właśnie jest nadprzewodnik. Zawinąłem go, żeby się nie nagrzał.

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

Teraz umieszczę go nad zwykłym magnesem.

it just stays locked in midair.

I tak oto nadprzewodnik zawisł w powietrzu.

(Applause)

(Brawa)

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

To nie jest po prostu lewitacja, ani też odpychanie.

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

Jeśli zmienię ułożenie fluksonów, nadprzewodnik zablokuje się w takim np. położeniu.

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

Możemy nim też poruszać, trochę na lewo albo na prawo.

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

Tak właśnie wygląda uwięzienie kwantowe. Możemy uwięzić nadprzewodnik w 3 wymiarach.

Of course, I can turn it upside down,

Mogę go oczywiście obrócić,

and it will remain locked.

a i tak pozostanie uwięziony.

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

Skoro już wiecie, że ta tzw. lewitacja to tak naprawdę uwięzienie,

Yeah, we understand that.

co teraz wydaje się jasne,

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

to nie zaskoczy was, że jeśli użyję okrągłego magnesu,

in which the magnetic field is the same all around,

w którym pole magnetyczne jest takie samo na całej powierzchni,

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

nadprzewodnik zacznie swobodnie obracać się wokół osi magnesu.

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

Dzieje się tak, ponieważ dopóki się obraca, doputy uwięzienie pozostaje zachowane.

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

Jak widzicie, mogę ruszać i obracać nadprzewodnikiem,

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

który porusza się nie wytwarzając tarcia. Wciąż lewituje, ale może swobodnie się poruszać.

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

Więc nadprzewodnik jest w stanie uwięzienia kwantowego i może unosić się nad magnesem.

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

Ale ile fluksonów, ile pasm magnetycznych, znajduje się w takim krążku?

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

Jeśli to policzymy, to okaże się, że całkiem sporo.

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

W tym 8 cm krążku mieści się 100 mld pasm pola magnetycznego.

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

Ale nawet nie to jest najbardziej zaskakujące. Opowiem wam coś jeszcze lepszego.

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

Najbardziej niesamowite jest, że ten nadprzewodnik

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

ma tylko pół mikrona grubości. Jest niesamowicie cienki.

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

Tak cienka warstewka jest w stanie unieść ciężar 70.000 razy większy od swojej wagi.

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

To niesamowity efekt. Bardzo silny.

Now, I can extend this circular magnet,

Mogę rozciągnąć ten okrągły magnes

and make whatever track I want.

i stworzyć taki tor, jaki tylko zechcę.

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

Na przykład, mogę zrobić duży, okrągły tor.

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

Jeśli umieszczę nad nim krążek nadprzewodzący,

it moves freely.

zacznie poruszać się swobodnie.

(Applause)

(Brawa)

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

Ale to jeszcze nie koniec. Mogę zmienić jego położenie w ten sposób i obracać nim,

and it freely moves in this new position.

a on będzie swobodnie się poruszał w nowym położeniu.

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

Może nawet spróbuję czegoś całkiem nowego. Robię to po raz pierwszy.

I can take this disk and put it here,

Wezmę krążek i umieszczę go tutaj.

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

Niech tu zostanie - nie ruszaj się -

I will try to rotate the track,

a ja w tym czasie spróbuję obrócić tor.

and hopefully, if I did it correctly,

Jeśli dobrze to zrobiłem,

it stays suspended.

krążek będzie dalej się unosił.

(Applause)

(Brawa)

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

Już wiecie, że to uwięzienie kwantowe, nie lewitacja.

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

Pozwólcie, że podczas gdy mój nadprzewodnik będzie się kręcił,

let me tell you a little bit about superconductors.

opowiem wam trochę o nadprzewodnikach.

Now -- (Laughter) --

Tak więc... (Śmiech)

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

Wiemy już, że nadprzewodniki mogą przewodzić ogromne ilości prądu.

so we can use them to produce strong magnetic fields,

A to oznacza, że można dzięki nim uzyskać silne pola magnetyczne,

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

niezbędne np. w aparatach do rezonansu magnetycznego, w akceleratorach cząstek, itd.

But we can also store energy using superconductors,

W nadprzewodnikach możemy też przechowywać energię,

because we have no dissipation.

ponieważ nie ma zjawiska rozproszenia.

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

Moglibyśmy też wyprodukować kable przewodzące ogromne ilości prądu między elektrowniami.

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

Wyobraźmy sobie, że zasilanie awaryjne elektrowni mógłby zapewnić jeden nadprzewodzący kabel.

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

Jak wygląda przyszłość lewitacji kwantowej i uwięzienia kwantowego?

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

Pozwólcie, że podam przykład.

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

Wyobraźcie sobie krążek podobny do tego, 8 cm średnicy.

three-inch diameter, with a single difference.

Ale jedna rzecz go odróżnia.

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

Warstwa nadprzewodnika nie ma pół mikrona grubości, tylko 2 mm.

being two millimeters thin, quite thin.

Wciąż niewiele.

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

Taka 2 mm warstwa nadprzewodnika pozwoliłaby mi unieść 1,000 kg, czyli niewielki samochód, w dłoni.

Amazing. Thank you.

Nieprawdopodobne. Dziękuję.

(Applause)

(Brawa)