Boaz Almog "levitates" a superconductor

Translator: Morton Bast Reviewer: Thu-Huong Ha

Tradutor: Raissa Mendes Revisor: Andrea Rojas

The phenomenon you saw here for a brief moment

O fenômeno que vocês acabaram de ver aqui por um breve momento

is called quantum levitation and quantum locking.

se chama levitação quântica e prisão quântica.

And the object that was levitating here

E o objeto que levitava aqui

is called a superconductor.

é chamado de supercondutor.

Superconductivity is a quantum state of matter,

Supercondutividade é um estado quântico da matéria,

and it occurs only below a certain critical temperature.

e ocorre apenas abaixo de uma certa temperatura crítica.

Now, it's quite an old phenomenon;

Bem, este é um fenômeno antigo.

it was discovered 100 years ago.

Ele foi descoberto 100 anos atrás.

However, only recently,

No entanto, só recentemente,

due to several technological advancements,

graças a diversos avanços tecnológicos,

we are now able to demonstrate to you

agora somos capazes de demonstrar para vocês

quantum levitation and quantum locking.

a levitação quântica e a prisão quântica.

So, a superconductor is defined by two properties.

Bem, um supercondutor se define por duas propriedades.

The first is zero electrical resistance,

A primeira é a resistência elétrica nula,

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

e a segunda é a expulsão do campo magnético do interior do supercondutor.

That sounds complicated, right?

Parece complicado, não é mesmo?

But what is electrical resistance?

Mas o que é resistência elétrica?

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

Bem, eletricidade é o fluxo de elétrons dentro de um material.

And these electrons, while flowing,

E esses elétrons, enquanto fluem,

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.

E eles dissipam essa energia na forma de calor, e vocês conhecem 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 há dissipação de energia.

It's quite remarkable. Think about it.

É realmente impressionante. Pensem bem.

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 não aqui, porque se trata de um efeito quântico.

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

Mas isso não é tudo, pois supercondutores não gostam de campos magnéticos.

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

Por isso, um supercondutor vai tentar expulsar o campo magnético de seu interior,

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

e ele tem os meios para fazer isso através das correntes de blindagem.

Now, the combination of both effects --

Bem, a combinação de ambos os efeitos -

the expulsion of magnetic fields and zero electrical resistance --

a expulsão de campos magnéticos e a resistência elétrica nula -

is exactly a superconductor.

é exatamente o que define um supercondutor.

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

Mas o quadro não é sempre perfeito, como nós bem sabemos,

and sometimes strands of magnetic field remain inside the superconductor.

e algumas linhas do fluxo magnético continuam dentro do supercondutor.

Now, under proper conditions, which we have here,

Bem, em condições adequadas, as quais nós temos aqui,

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

essas linhas do fluxo magnético podem ficar presas dentro do supercondutor.

And these strands of magnetic field inside the superconductor,

E essas linhas do fluxo magnético dentro do supercondutor

they come in discrete quantities.

vêm em quantidades distintas.

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

Por quê? Porque é um fenômeno quântico. É física quântica.

And it turns out that they behave like quantum particles.

E acontece que elas se comportam como partículas quânticas.

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

Neste vídeo aqui, vocês podem ver como elas flutuam uma a uma, separadamente.

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

Isso são linhas do fluxo magnético. Não são partículas,

but they behave like particles.

mas se comportam como partículas.

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

Assim, esta é a razão pela qual chamamos este efeito de levitação quântica e da prisão quântica.

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

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

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

Bem, primeiramente, existem linhas do fluxo magnético que ficaram lá dentro,

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

mas acontece que o supercondutor não está nada satisfeito com elas se movimentando por ali,

because their movements dissipate energy,

pois seus 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, o que ele faz, na verdade, é aprisionar essas linhas,

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

que são chamados de fluxons, e ele aprisiona esses fluxons no lugar.

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

E, ao fazer isso, o que ele realmente faz é aprisionar a si mesmo naquele espaço.

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

Por quê? Porque qualquer movimento do supercondutor vai mudar o lugar deles,

will change their configuration.

vai mudar a configuração deles.

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

Assim, nós temos a prisão quântica. Deixe-me mostrar a vocês como isso funciona.

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

Eu tenho aqui um supercondutor, que embrulhei de forma a mantê-lo frio por tempo suficiente.

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

Quando eu o coloco no topo de um ímã comum,

it just stays locked in midair.

ele simplesmente fica preso no ar.

(Applause)

(Aplausos)

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

Agora, isto aqui não é simplesmente levitação. Não é apenas repulsão.

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

Eu posso rearranjar os fluxons e ele vai ficar preso nessa nova configuração.

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

Como esta, ou movê-lo ligeiramente para a direita ou para a esquerda.

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

Assim, esta prisão quântica - verdadeira prisão - prisão tridimensional do supercondutor.

Of course, I can turn it upside down,

É claro que eu posso virá-lo de cabeça para baixo,

and it will remain locked.

e ele vai continuar preso.

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

Bom, agora que nós entendemos que o que é conhecido como levitação é, na verdade, prisão,

Yeah, we understand that.

sim, nós entendemos disso.

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

vocês não vão se surpreender se eu pegar este ímã circular,

in which the magnetic field is the same all around,

no qual o campo magnético é o mesmo por todo ele,

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

o supercondutor vai ser capaz de rodar livremente ao redor do eixo do ímã.

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

Por que? Porque, enquanto ele roda, a prisão é mantida.

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

Estão vendo? Eu posso ajustar e posso rodar o supercondutor.

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

Nós temos movimento sem fricção. Ainda está levitando, mas podemos mover livremente tudo ao redor.

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

Assim, temos a prisão quântica e podemos levitá-lo no topo deste ímã.

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

Mas quantos fluxons, quantas linhas do fluxo magnético existem num único disco como este?

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

Bem, nós podemos calcular, e verifica-se que são muitas.

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

Cem bilhões de linhas de fluxo magnético dentro deste disco de 7,62 cm.

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

Mas essa ainda não é a parte mais impressionante, porque existe algo que ainda não lhes contei.

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

Ah, sim, a parte mais impressionante é que este supercondutor que vocês veem aqui

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

tem apenas meio mícron de espessura. É extremamente fino.

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

E essa camada extremamente fina é capaz de levitar mais de 70.000 vezes seu próprio peso.

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

É um efeito impressionante. É muito forte.

Now, I can extend this circular magnet,

Agora, eu posso estender este ímã circular,

and make whatever track I want.

e fazer qualquer caminho que queira.

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

Por exemplo, eu posso fazer um grande trilho circular aqui.

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

E quando eu coloco o disco supercondutor no topo deste trilho,

it moves freely.

ele se move livremente.

(Applause)

(Aplausos).

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

E, mais uma vez, isso não é tudo. Eu posso ajustar sua posição assim, e rodar,

and it freely moves in this new position.

e ele se move livremente nessa nova posição.

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

E eu posso até mesmo tentar algo novo. Vamos tentar isso pela primeira vez.

I can take this disk and put it here,

Eu posso pegar este disco e colocá-lo aqui,

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

e enquanto ele fica aqui - não se mexa -

I will try to rotate the track,

eu vou tentar rodar o trilho,

and hopefully, if I did it correctly,

e espero que - se é que eu fiz tudo certo -

it stays suspended.

ele permanece suspenso.

(Applause)

(Aplausos)

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

Vejam, é prisão quântica, não é levitação.

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

Bem, enquanto eu deixo ele rodar um pouco mais,

let me tell you a little bit about superconductors.

deixem me falar um pouco mais sobre os supercondutores.

Now -- (Laughter) --

Bem - (Risos) -

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

Então agora nós sabemos que somos capazes de transferir quantidades enormes de corrente dentro dos supercondutores,

so we can use them to produce strong magnetic fields,

de modo a usá-los para produzir campos magnéticos fortes,

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

tais como os usados nos aparelhos de ressonância magnética, aceleradores de partículas e outros mais.

But we can also store energy using superconductors,

Mas nós também podemos armazenar energia usando supercondutores,

because we have no dissipation.

pois não temos dissipação aí.

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

Da mesma forma, nós poderíamos produzir cabos de força e transferir enormes quantidades de corrente entre centrais elétricas.

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

Imaginem poder alimentar uma única central elétrica com um único cabo supercondutor.

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

Mas, afinal, qual é o futuro da levitação quântica e da prisão quântica?

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

Bem, vou tentar responder a essa pergunta simples dando um exemplo.

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

Imaginem que vocês tenham um disco parecido com este que tenho aqui agora na minha mão -

three-inch diameter, with a single difference.

7,6 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 espessura, bastante fina.

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

Esta camada supercondutora de dois milímetros de espessura pode segurar 1.000 quilos, um carro pequeno, na minha mão.

Amazing. Thank you.

Impressionante. Obrigado.

(Applause)

(Aplausos)