Boaz Almog "levitates" a superconductor

Translator: Morton Bast Reviewer: Thu-Huong Ha

Tradutor: Melissa Mendes Revisora: Margarida Ferreira

The phenomenon you saw here for a brief moment

O fenómeno que viram aqui, por um breve momento

is called quantum levitation and quantum locking.

chama-se levitação quântica e travamento quântico.

And the object that was levitating here

O objeto que estava aqui a levitar

is called a superconductor.

chama-se um supercondutor.

Superconductivity is a quantum state of matter,

A supercondutividade é um estado quântico da matéria

and it occurs only below a certain critical temperature.

e ocorre apenas abaixo de certa temperatura crítica.

Now, it's quite an old phenomenon;

É um fenómeno antigo.

it was discovered 100 years ago.

Foi descoberto há 100 anos.

However, only recently,

Mas só recentemente,

due to several technological advancements,

graças a vários avanços tecnológicos,

we are now able to demonstrate to you

estamos aptos a demonstrar

quantum levitation and quantum locking.

a levitação quântica e o travamento quântico.

So, a superconductor is defined by two properties.

Um supercondutor é definido por duas propriedades.

The first is zero electrical resistance,

A primeira é a resistência elétrica zero.

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

A segunda é a expulsão dum campo magnético do interior do supercondutor.

That sounds complicated, right?

Isto parece complicado, não é?

But what is electrical resistance?

Afinal, o que é a resistência elétrica?

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

A eletricidade é o fluxo de eletrões no interior de um material.

And these electrons, while flowing,

Esses eletrões, que circulam,

they collide with the atoms, and in these collisions

colidem com os átomos e, nessas colisões,

they lose a certain amount of energy.

perdem uma certa quantidade de energia.

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

Dissipam essa energia sob a forma de calor — todos conhecemos esse efeito.

However, inside a superconductor there are no collisions,

No entanto, dentro de um supercondutor não existem colisões,

so there is no energy dissipation.

logo, não existe dissipação de energia.

It's quite remarkable. Think about it.

É espantoso. Pensem nisso.

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

Na física clássica, existe sempre alguma fricção, alguma perda de energia.

But not here, because it is a quantum effect.

Mas aqui não, porque se trata de um efeito quântico.

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

Mas isso não é tudo,

porque os supercondutores não gostam de campos magnéticos.

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

Por isso, um supercondutor vai tentar expelir o campo magnético do seu interior

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

e vai fazer isso através de correntes circulantes.

Now, the combination of both effects --

A combinação dos dois efeitos

the expulsion of magnetic fields and zero electrical resistance --

— a expulsão de campos magnéticos e a resistência elétrica zero —

is exactly a superconductor.

é exatamente o que constitui um supercondutor.

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

Mas nada é perfeito, como todos sabemos.

and sometimes strands of magnetic field remain inside the superconductor.

Às vezes permanecem resquícios de campos magnéticos

dentro do supercondutor.

Now, under proper conditions, which we have here,

Se houver boas condições, como as que temos aqui,

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

esses resquícios de campo magnético podem ficar presos dentro do supercondutor.

And these strands of magnetic field inside the superconductor,

Esses resquícios de campo magnético dentro do supercondutor,

they come in discrete quantities.

aparecem em quantidades discretas.

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

Porquê? Porque é um fenómeno quântico, é física quântica.

And it turns out that they behave like quantum particles.

Portanto, comportam-se como partículas quânticas.

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

Neste filme, podem ver como eles passam um por um discretamente.

São resquícios de campo magnético.

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

but they behave like particles.

Não são partículas, mas comportam-se como partículas.

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

É por isso que chamamos a este efeito levitação quântica e travamento quântico.

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

Que acontece com o supercondutor quando o colocamos dentro de um campo magnético?

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

Primeiro, continua a haver lá dentro resquícios de campo magnético,

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

mas agora o supercondutor não gosta que eles se movimentem,

because their movements dissipate energy,

porque esses movimentos dissipam energia,

which breaks the superconductivity state.

o que quebra o estado de supercondutividade.

So what it actually does, it locks these strands,

Então, ele trava esses resquícios, que se chamam fluxões

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

e trava esses fluxões no seu lugar.

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

Ao fazer isso, ele trava-se a si mesmo no seu lugar.

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

Porquê? Porque qualquer movimento

do supercondutor mudará o lugar dos fluxões,

will change their configuration.

mudará a configuração deles.

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

Temos portanto um travamento quântico. Vou mostrar como é que funciona.

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

Tenho aqui um supercondutor, que embrulhei para que fique frio por tempo suficiente.

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

Quando o coloco em cima de um imã vulgar,

it just stays locked in midair.

ele fica travado no ar.

(Applause)

(Aplausos)

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

Atenção, isto não é apenas levitação. Não é apenas repulsão.

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

Eu posso rearranjar os fluxões e ele fica travado nessa nova configuração.

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

Deste modo, ou movendo-o um pouco para direita ou para a esquerda.

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

Isto é travamento quântico, um verdadeiro travamento

dum superconductor tridimensional.

Of course, I can turn it upside down,

Claro, posso virá-lo de cabeça para baixo

and it will remain locked.

e ele vai continuar travado.

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

Agora que já percebemos que esta aparente levitação

é na verdade um travamento

Yeah, we understand that.

— sim, já percebemos isso —

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

não vão ficar admirados por ouvir dizer que,

se eu agarrar neste imã circular,

in which the magnetic field is the same all around,

em que o campo magnético é o mesmo em toda a volta,

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

o supercondutor poderá rodar livremente em torno do eixo do imã.

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

Porquê? Porque, enquanto ele roda, mantém-se o travamento.

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

Estão a ver? Posso ajustar e rodar o supercondutor.

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

Temos movimento sem fricção.

Ainda está a levitar, mas pode mover-se livremente.

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

Temos pois travamento quântico e podemos levitá-lo por cima deste imã.

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

Mas quantos fluxões, quantos resquícios magnéticos existem num disco como este?

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

Podemos fazer um cálculo, e obtemos um número muito grande.

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

Cem mil milhões de resquícios de campo magnético

dentro deste disco de 8 cm.

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

Mas esta não é a parte mais espantosa,

porque há uma coisa que eu ainda não contei.

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

(Risos)

A parte espantosa é que este supercondutor que aqui veem

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

tem uma espessura de apenas meio mícron.

É extremamente fino.

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

Este disco extremamente fino consegue pôr a levitar

mais de 70 000 vezes o seu próprio peso.

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

É um efeito espantoso. É muito forte.

Now, I can extend this circular magnet,

Ora bem, eu posso estender este imã circular

and make whatever track I want.

e fazer o caminho que eu quiser.

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

Por exemplo, posso fazer aqui um grande carril circular.

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

Quando coloco este disco supercondutor por cima deste carril,

it moves freely.

ele move-se livremente.

(Applause)

(Aplausos)

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

Mais uma vez, isto não é tudo.

Posso ajustar assim a sua posição e rodar.

and it freely moves in this new position.

Ele move-se livremente nessa nova posição.

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

Posso até tentar uma coisa nova. Vou tentá-la pela primeira vez.

I can take this disk and put it here,

Posso agarrar neste disco e colocá-lo aqui.

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

Enquanto ele fica aqui — não te mexas —

I will try to rotate the track,

vou tentar rodar o carril.

and hopefully, if I did it correctly,

Segundo espero, se o fiz corretamente,

it stays suspended.

ele continua suspenso.

(Applause)

(Aplausos)

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

Estão a ver, é travamento quântico, não é levitação.

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

Enquanto o deixo circular mais um pouco,

let me tell you a little bit about superconductors.

vou falar um pouco de supercondutores.

Now -- (Laughter) --

(Risos)

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

Sabemos agora que conseguimos transferir uma enorme quantidade de corrente

no interior dos supercondutores.

so we can use them to produce strong magnetic fields,

Podemos usá-la para produzir campos magnéticos fortes,

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

como os que são necessários nas máquinas de RMI,

nos aceleradores de partículas e outros.

But we can also store energy using superconductors,

Mas podemos também armazenar energia usando os supercondutores,

because we have no dissipation.

porque não temos dissipação.

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

Podemos também produzir cabos de alimentação,

para transferir enormes quantidades de corrente entre as centrais elétricas.

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

Imaginem podermos alimentar uma central elétrica inteira

com um único cabo supercondutor.

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

Qual é o futuro da levitação quântica e do travamento quânticos?

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

Vou responder a esta pergunta simples dando um exemplo.

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

Imaginem que têm um disco semelhante ao que tenho aqui na minha mão,

three-inch diameter, with a single difference.

com 8 cm de diâmetro, com uma única diferença.

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

A camada supercondutora, em vez de ter meio mícron de espessura,

being two millimeters thin, quite thin.

tem dois milímetros de largura, bastante delgado.

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

Essa camada supercondutora de dois milímetros de espessura

pode aguentar 1000 quilos — um carrito pequeno — na minha mão.

Amazing. Thank you.

Incrível!

Obrigado.

(Applause)

(Aplausos)