Boaz Almog "levitates" a superconductor

Translator: Morton Bast Reviewer: Thu-Huong Ha

Translator: Peter Štrba Reviewer: Igor Lalík

The phenomenon you saw here for a brief moment

Úkaz, ktorý ste tu na krátku chvíľu videli,

is called quantum levitation and quantum locking.

sa nazýva kvantová levitácia a kvantové uzamknutie.

And the object that was levitating here

A objekt, ktorý tu levitoval,

is called a superconductor.

sa nazýva supravodič.

Superconductivity is a quantum state of matter,

Supravodivosť je kvantový stav hmoty

and it occurs only below a certain critical temperature.

a objavuje sa iba pod určitou kritickou teplotou.

Now, it's quite an old phenomenon;

Je to celkom starý úkaz;

it was discovered 100 years ago.

bol objavený pred 100 rokmi.

However, only recently,

Avšak, iba posledne,

due to several technological advancements,

zásluhou niekoľkých technologických pokrokov,

we are now able to demonstrate to you

sme teraz schopní ukázať vám

quantum levitation and quantum locking.

kvantovú levitáciu a kvantové uzamknutie.

So, a superconductor is defined by two properties.

Takže, supravodič je definovaný dvoma vlastnosťami.

The first is zero electrical resistance,

Prvým je nulový elektrický odpor

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

a druhým je vypudzovanie magnetického poľa z vnútra supravodiča.

That sounds complicated, right?

Znie to komplikovane, že?

But what is electrical resistance?

Ale čo je elektrický odpor?

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

Elektrina je prúdenie elektrónov v materiáli.

And these electrons, while flowing,

A ako tieto elektróny prúdia,

they collide with the atoms, and in these collisions

kolidujú s atómami a pri týchto kolíziách

they lose a certain amount of energy.

stratia určité množstvo energie.

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

A túto energiu uvoľnia vo forme tepla, ten efekt poznáte.

However, inside a superconductor there are no collisions,

Avšak v supravodiči nie sú kolízie,

so there is no energy dissipation.

takže niet uvoľňovania energie.

It's quite remarkable. Think about it.

Je to celkom pozoruhodné. Zamyslite sa nad tým.

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

V klasickej fyzike vždy existuje nejaké trenie, nejaká strata energie.

But not here, because it is a quantum effect.

Ale tu nie, pretože je to kvantový efekt.

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

Ale to nie je všetko, pretože supravodiče nemajú radi magnetické polia.

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

Takže supravodič sa pokúsi vylúčiť magnetické pole z vnútra

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

a má možnosť to urobiť cirkulujúcimi prúdmi.

Now, the combination of both effects --

Kombináciou oboch efektov –

the expulsion of magnetic fields and zero electrical resistance --

vylúčenie magnentických polí a nulový elektrický odpor –

is exactly a superconductor.

je práve supravodič.

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

Ale táto predstava nie je vždy perfektná, ako všetci vieme,

and sometimes strands of magnetic field remain inside the superconductor.

a niekedy vlákna magnetického poľa ostávajú v supravodiči.

Now, under proper conditions, which we have here,

Za náležitých podmienok, ktoré tu máme,

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

tieto vlákna magnetického poľa môžu byť uväznené v supravodiči.

And these strands of magnetic field inside the superconductor,

A tieto vlákna magnetického poľa v supravodiči

they come in discrete quantities.

sa nachádzajú v oddelených množstvách.

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

Prečo? Lebo je to kvantový jav. Je to kvantová fyzika.

And it turns out that they behave like quantum particles.

A ukazuje sa, že sa správajú ako kvantové častice.

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

Tu, v tomto filme, môžete vidieť, ako prúdia oddelene jeden po druhom.

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

Toto sú vlákna magnetického poľa. Nie sú to častice,

but they behave like particles.

ale chovajú sa ako častice.

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

Takže preto nazývame tento efekt kvantovou levitáciou a kvantových uzamykaním.

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

Ale čo sa stane so supravodičom, keď ho dáme do magnetického poľa?

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

Najprv tam ostanú vlákna magnetického poľa,

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

ale supravodiču sa nepáči, keď sa pohybujú navôkol,

because their movements dissipate energy,

pretože ich pohyb spotrebúva energiu,

which breaks the superconductivity state.

čo prerušuje stav supravodivosti.

So what it actually does, it locks these strands,

Takže v skutočnosti uzamkne tieto vlákna,

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

ktoré sa nazývajú fluxóny a zamkne tieto fluxóny na mieste.

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

A tým sa vlastne sám uzamkne na mieste.

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

Prečo? Lebo každý pohyb supravodiča zmení ich miesto,

will change their configuration.

zmení ich konfiguráciu.

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

Takže dostávame kvantové uzamykanie. A ukážem vám, ako to funguje.

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

Mám tu supravodič, ktorý je tak obalený, takže ostane chladný dostatočne dlho.

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

A keď ho umiestnim na bežný magnet,

it just stays locked in midair.

zostane uzamknutý vo vzduchu.

(Applause)

(potlesk)

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

Toto nie je jednoducho levitácia. Nie je to odpudivosť.

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

Môžem preskupiť fluxóny a bude to uzamknuté v tejto novej konfigurácii.

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

Takto, alebo pohnúť ho mierne doprava, alebo doľava.

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

Takže toto je kvantové uzamykanie – skutočné uzamykanie – trojdimenzionálne uzamykanie supravodiča.

Of course, I can turn it upside down,

Samozrejme, môžem ho otočiť hore nohami

and it will remain locked.

a ostane uzamknutý.

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

Teraz, keď chápeme, že táto takzvaná levitácia je vlastne uzamykanie,

Yeah, we understand that.

áno, chápeme to,

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

nebudete prekvapení, keď poviem, že ak vezmem tento kruhový magnet,

in which the magnetic field is the same all around,

v ktorom je magnetické pole všade rovnaké,

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

supravodič bude schopný voľne rotovať po osi magnetu.

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

Prečo? Pretože pokiaľ rotuje, uzamknutie je zachované.

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

Vidíte? Môžem supravodič upraviť a môžem ho rotovať.

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

Máme pohyb bez trenia. Stále levituje, ale môže sa pohybovať všade voľne.

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

Takže máme kvantové uzamykanie a môžeme ho levitovať na tomto magnete.

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

Ale koľko fluxónov, koľko magnetických vlákien existuje v jedinom disku, ako je tento?

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

Môžeme to spočítať a ukazuje sa, že je to dosť veľa.

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

Sto miliárd vlákien magnetického poľa v tomto trojpalcovom disku (7,62cm).

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

Ale to ešte nie je tá úžasná časť, pretože som vám ešte čosi nepovedal.

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

A, áno, úžasná časť je, že tento supravodič, ktorý tu vidíte,

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

je iba pol mikrónu hrubý. Je extrémne tenký.

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

A táto extrémne tenká vrstva je schopná zdvihnúť viac ako 70 000-násobok vlastnej váhy.

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

Je to pozoruhodný efekt. Je veľmi silný.

Now, I can extend this circular magnet,

Ďalej, môžem predĺžiť tento magnet

and make whatever track I want.

a urobiť akúkoľvek trať, akú chcem.

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

Napríklad, môžem urobiť túto veľkú kruhovú trať.

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

A keď umiestnim supravodivý disk na túto trať,

it moves freely.

pohybuje sa voľne.

(Applause)

(potlesk)

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

A znova, to nie je všetko. Môžem upraviť jeho pozíciu, takto, a rotovať

and it freely moves in this new position.

a on sa voľne pohybuje v tejto novej pozícii.

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

A môžem tiež vyskúšať novú vec; vyskúšajme to po prvý krát.

I can take this disk and put it here,

Môžem vziať tento disk a dať ho sem

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

a kým tu ostáva – nehýb sa –

I will try to rotate the track,

pokúsim sa otočiť trať

and hopefully, if I did it correctly,

a snáď, ak som to urobil správne,

it stays suspended.

ostane zavesený.

(Applause)

(potlesk)

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

Vidíte, je to kvantové uzamykanie, nie levitácia.

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

Kým to nechám ešte trochu obiehať,

let me tell you a little bit about superconductors.

poviem vám niečo o supravodičoch.

Now -- (Laughter) --

(smiech)

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

Teraz vieme, že sme v supravodičoch schopní prenášať enormné veľkosti prúdov,

so we can use them to produce strong magnetic fields,

takže ich môžeme použiť na vytvorenie silných magnetických polí,

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

ktoré sú potrebné v prístrojoch na mag. rezonanciu, v časticových urýchľovačoch a tak ďalej.

But we can also store energy using superconductors,

Ale tiež môžeme skladovať energiu použitím supravodičov,

because we have no dissipation.

pretože nemáme žiadnu uvoľňovanie.

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

A tiež by sme mohli vyrobiť káble na prenos obrovských prúdov medzi elektrickými stanicami.

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

Predstavte si, že by ste mohli zálohovať jednu elektrickú stanicu s jediným supravodivým káblom.

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

Ale aká je budúcnosť kvantovej levitácie a kvantového uzamykania?

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

Odpoviem na túto jednoduchú otázku tým, že vám dám príklad.

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

Predstavte si, že by ste mali disk podobný tomu, ktorý mám tu v ruke,

three-inch diameter, with a single difference.

s priemerom tri palce, s jediným rozdielom.

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

Vrstva supravodiča by bola hrubá namiesto pol mikrónu

being two millimeters thin, quite thin.

dva milimetre, celkom tenká.

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

Táto dvojmilimetrová vrstva supravodiča by mohla udržať 1000 kilogramov, malé auto, v mojej ruke.

Amazing. Thank you.

Úžasné. Ďakujem.

(Applause)

(potlesk)