Boaz Almog Leviticus szupravezető TED Talk Feliratok és TED Transcript
A jelenséget, amelyet itt egy másodpercig láttál, kvantumlevitációnak vagy kvantumrögzítésnek nevezzük. Az itt lebegő tárgyat szupravezetőnek nevezzük. A szupravezetés az anyag kvantumállapota, és csak egy bizonyos kritikus hőmérséklet alatt jelentkezik.
Régóta ismert jelenség; 100 évvel ezelőtt fedezték fel. Azonban csak nemrégiben, a legújabb technológiai felfedezéseknek köszönhetően képesek vagyunk bemutatni a kvantumlevitációt és a kvantumrögzítést.
A szupravezetőt két tulajdonság határozza meg. Az első nulla elektromos ellenállás, a második pedig a mágneses mező kiszorítása a belsejéből. Bonyolultnak hangzik? De mi az elektromos ellenállás? A villamos energia az anyag belsejében lévő elektronok áramlása. Az elektronok a mozgás során ütköznek az atomokkal, és az ütközések következtében elveszítik energiájuk egy részét. És ezt az energiát hő formájában eloszlatja, ismeri a jelenséget. De a szupravezető belsejében nincs ütközés, így nincs energiaveszteség.
Figyelemre méltó. Gondol. A klasszikus fizikában mindig van súrlódás, energiaveszteség. De itt nem, mert ez egy kvantumjelenség. Ez még nem minden, a szupravezetők nem szeretik a mágneses teret. Egy szupravezető megpróbálja a mágneses teret elűzni belülről, és áramok keringésével képes erre. A két hatás kombinációja: a mágneses mezők taszítása és a nulla elektromos ellenállás pontosan szupravezető.
De a körülmények nem mindig tökéletesek, mint tudjuk, és néha mágneses tér vonalak maradnak a szupravezető belsejében. Az ideális körülmények között ezek a mágneses vonalak csapdába eshetnek a szupravezető belsejében. És ezek a szupravezető belsejében lévő mágneses mező vonalak nagyon kevéssé intenzívek. Miért? Mert ez egy kvantumjelenség. Ez kvantumfizika. És úgy viselkednek, mint a kvantumrészecskék.
Ebben a klipben láthatja, hogyan folynak egymás után szakadatlanul. Ezek mágneses mező sávok. Nem részecskék, de részecskeként viselkednek. Ezért hívjuk ezt a hatást kvantumlevitációnak és kvantumrögzítésnek.
De mi történik egy szupravezetővel, ha mágneses mezőbe helyezzük? Először is, belül maradnak mágneses mező sávok, de a szupravezető nem szereti, ha megváltoznak, mert mozgásuk eloszlatja az energiát, és ez destabilizálja a szupravezetés állapotát. Ezért rögzíti ezeket a szalagokat, az úgynevezett fluxonokat, amelyeket a helyén tart. Ilyen reakcióval sikerül ennek megfelelően bezárkóznia az űrbe. Miért? Mivel a szupravezetõ bármilyen mozgása megváltoztatja a helyét, ez megváltoztatja a konfigurációjukat is.
Így kvantumrögzítést indukálunk. Hadd mutassam meg, hogyan működik. Van egy szupravezetőm, amelyet becsomagoltam, hogy elég hosszú ideig lehűljön. Amikor egy közönséges mágnes tetejére helyezem, mozdulatlan marad a levegőben.
Ez nem csak levitálás. Ez nemcsak elutasítás. Átrendezhetem a fluxusokat, és ebben az új konfigurációban is le lesz zárva, vagy kissé jobbra vagy balra döntöm. Ez a szupravezető háromdimenziós kvantumrögzítése. Természetesen meg tudom borulni, és elakad.
Annak megértése, hogy amit levitációnak hívunk, az tulajdonképpen rögzülés. Igen, megértjük. Nem fog meglepődni, ha ezt a kör alakú mágnest veszem, amelyben a mágneses mező mindenhol azonos, a szupravezető a mágnes tengelye mentén forog. Miért? Mert amíg forog, addig a rögzítés megmarad. Lát? Be tudom állítani és forgatni a szupravezetőt. Mozgásunk van súrlódás nélkül. Lebeg, de szabadon foroghat.
Tehát kvantumrögzítéssel rendelkezünk, és ezt a mágnes felett lebegtethetjük. Hány fluxus, hány mágneses mező vonal van egy ilyen lemezen? Számolni tudunk, és ez elég soknak tűnik. Százmilliárd mágneses mező vonalak ezen a nyolc cm-es korongon belül.
De ez nem a csodálatos rész, van, amit még nem mondtam el. A csodálatos rész az, hogy ez a szupravezető csak egy mikron vastagságú. Rendkívül vékony. Ez a rendkívül vékony réteg saját súlyának 70 000-szeresét tudja lebegtetni. Figyelemre méltó hatás. Nagyon erős.
Hosszabbíthattam ezt a körmágnest, és megtettem a kívánt utat. Például nagy kör alakú utat tudok megtenni. Amikor a szupravezető lemezt a sín fölé helyezem, szabadon mozog.
Ez nem minden. Be tudom állítani a helyzetét, forgatni és szabadon mozogni ebben az új helyzetben. Kipróbálhatok valami újat. Próbáljunk ki valamit először: vehetem a lemezt, és ide tehetem, és amíg itt ül, ne mozduljon, megpróbálom felborítani a sínt, és remélhetőleg, ha jól csináltam, felfüggesztve marad.
Ez kvantumrögzítés, nem levitáció. Amint hagytam egy kicsit tovább cirkulálni, hadd mondjak el valamit a szupravezetőkről. (Nevetés) Ma már tudjuk, hogy szupravezetőkkel hatalmas mennyiségű áramot tudunk átvinni, így felhasználhatjuk őket erős mágneses mezők előállítására, például az NMR-ekhez, részecskegyorsítókhoz stb. De szupravezetőkkel is tárolhatunk energiát, mert nincs veszteségünk.
Hatalmas kábeleket állíthatnánk elő hatalmas mennyiségű villamos energia átvitelére az erőművek között. Képzelje el, hogy egyetlen szupravezető erőművet támogathat. Mi a kvantumlevitáció és az immobilizáció jövője? Erre az egyszerű kérdésre egy példával válaszolok. Képzeljen el egy hasonló lemezt, mint amilyen itt van a kezemben, nyolc cm átmérőjű, egy különbséggel. A szupravezető réteg ahelyett, hogy fél mikron lenne, két milliméter lenne, egészen vékony. Ez a két milliméteres szupravezető réteg képes elviselni 1000 kg-ot, egy kis autót. Elképesztő! Köszönöm!