ABOUT THE SPEAKER
Boaz Almog - Quantum Researcher
Boaz Almog uses quantum physics to levitate and trap objects in midair. Call it "quantum levitation."

Why you should listen

In October 2011, Boaz Almog demonstrated how a superconducting disk can be trapped in a surrounding magnetic field to levitate above it, a phenomenon called “quantum levitation.” This demonstration, seemingly taken from a sci-fi movie, is the result of many years of R&D on high-quality superconductors. By using exceptional superconductors cooled in liquid nitrogen, Almog and his colleague Mishael Azoulay at the superconductivity group at Tel Aviv University (lead by Prof. Guy Deutscher) were able to demonstrate a quantum effect that, although well known to physicists worldwide, had never been seen and demonstrated in such a compelling way.

Experiment credits:

Prof. Guy Deutscher, Mishael Azoulay and Boaz Almog
High Tc Superconductivity Group
School of Physics and Astronomy
Tel Aviv University

Watch more footage from this demo >>

More profile about the speaker
Boaz Almog | Speaker | TED.com
TEDGlobal 2012

Boaz Almog: The levitating superconductor

Boaz Almog "levituje" supravodič

Filmed:
2,644,569 views

Jak může super tenký, 7 a půl centimetrový disk nadnášet něco, co je 70.000krát těžší než jeho vlastní váha? Ve strhující a futuristické ukázce Boaz Almog předvádí, jak jev, zvaný kvantové uzamykání, umožňuje supravodivému disku plout po magnetické dráze -- zcela bez odporu a jakékoliv ztráty energie.
- Quantum Researcher
Boaz Almog uses quantum physics to levitate and trap objects in midair. Call it "quantum levitation." Full bio

Double-click the English transcript below to play the video.

00:25
The phenomenonjev you saw here for a briefstručný momentmoment
0
9752
4318
Jev, který jste teď na malý moment zahlédli,
00:29
is calledvolal quantumkvantum levitationlevitace and quantumkvantum lockinguzamykání.
1
14070
6389
se nazývá kvantová levitace a kvantové uzamykání.
00:36
And the objectobjekt that was levitatingvznášející se here
2
20459
3889
A objektu, který zde levitoval,
00:40
is calledvolal a superconductorsupravodič.
3
24348
2001
se říká supravodič.
00:42
SuperconductivitySupravodivost is a quantumkvantum stateStát of matterhmota,
4
26349
5592
Supravodivost je kvantový stav látky,
00:47
and it occursnastane only belowníže a certainurčitý criticalkritické temperatureteplota.
5
31941
4257
který nastává pouze pod určitou - kritickou - teplotou.
00:52
Now, it's quitedocela an oldstarý phenomenonjev;
6
36198
2346
Tento jev je znám poměrně dlouho,
00:54
it was discoveredobjevil 100 yearsroky agopřed.
7
38544
1766
byl objeven před 100 lety.
00:56
HoweverNicméně, only recentlynedávno,
8
40310
2126
Nicméně až teprve nedávno,
00:58
duez důvodu to severalněkolik technologicaltechnologický advancementspokrok,
9
42436
2362
díky několika technologickým posunům,
01:00
we are now ableschopný to demonstrateprokázat to you
10
44798
2672
jsme vám teď schopni demonstrovat
01:03
quantumkvantum levitationlevitace and quantumkvantum lockinguzamykání.
11
47470
3746
kvantovou levitaci a kvantové uzamykání
01:07
So, a superconductorsupravodič is defineddefinované by two propertiesvlastnosti.
12
51216
5845
Takže, supravodič je definován dvěma vlastnostmi.
01:12
The first is zeronula electricalelektrický resistanceodpor,
13
57061
3456
První je nulový elektrický odpor,
01:16
and the seconddruhý is the expulsionvyhoštění of a magneticmagnetický fieldpole from the interiorinteriér of the superconductorsupravodič.
14
60517
6889
a ten druhý odpuzování magnetického pole zevnitř supravodiče.
01:23
That soundszvuky complicatedsložitý, right?
15
67406
2895
Zní to komplikovaně, že?
01:26
But what is electricalelektrický resistanceodpor?
16
70301
2872
ale co vlastně je elektrický odpor?
01:29
So, electricityelektřina is the flowtok of electronselektrony insideuvnitř a materialmateriál.
17
73173
6249
Elektrický proud je proud elektronů uvnitř nějakého materiálu.
01:35
And these electronselektrony, while flowingtekoucí,
18
79422
3349
A tyto elektrony během svého průchodu
01:38
they collidekolidovat with the atomsatomů, and in these collisionskolizí
19
82771
2688
naráží na atomy a kvůli těmto srážkám
01:41
they loseprohrát a certainurčitý amountmnožství of energyenergie.
20
85459
2216
ztrácí určité množství energie.
01:43
And they dissipaterozptýlit this energyenergie in the formformulář of heatteplo, and you know that effectúčinek.
21
87675
5601
Tato energie je rozptýlena ve formě tepla, což znáte.
01:49
HoweverNicméně, insideuvnitř a superconductorsupravodič there are no collisionskolizí,
22
93276
5919
Nicméně uvnitř supravodiče k žádným srážkám nedochází,
01:55
so there is no energyenergie dissipationodvod.
23
99195
4692
a tedy zde není ani rozptyl energie.
01:59
It's quitedocela remarkablepozoruhodný. Think about it.
24
103887
2981
To je docela pozoruhodné. Zamyslete se nad tím.
02:02
In classicalklasické physicsfyzika, there is always some frictiontření, some energyenergie lossztráta.
25
106868
5079
V klasické fyzice vždy dochází k nějakému tření, ke ztrátě energie.
02:07
But not here, because it is a quantumkvantum effectúčinek.
26
111947
4038
Ale tady ne, protože to je kvantový efekt.
02:11
But that's not all, because superconductorssupravodiče don't like magneticmagnetický fieldspole.
27
116016
8686
Ale to není vše, protože supravodiče nemají rády magnetická pole.
02:20
So a superconductorsupravodič will try to expelvyhnat magneticmagnetický fieldpole from the insideuvnitř,
28
124702
4317
Supravodič se bude snažit magnetické pole zevnitř vypudit
02:24
and it has the meansprostředek to do that by circulatingv oběhu currentsproudy.
29
129019
6123
a to má co do činění s vířivými proudy.
02:31
Now, the combinationkombinace of bothoba effectsúčinky --
30
135142
2990
A teď -- kombinace obou efektů --
02:34
the expulsionvyhoštění of magneticmagnetický fieldspole and zeronula electricalelektrický resistanceodpor --
31
138132
6000
tedy odpuzování magnetických polí a nulový el. odpor --
02:40
is exactlypřesně a superconductorsupravodič.
32
144132
3168
to je přesně supravodič.
02:43
But the pictureobrázek isn't always perfectperfektní, as we all know,
33
147300
4216
Ale ne vždy je to tak dokonalé, jak všichni víme,
02:47
and sometimesněkdy strandsprameny of magneticmagnetický fieldpole remainzůstat insideuvnitř the superconductorsupravodič.
34
151516
7385
a občas svazky magnetických siločar zůstanou uvnitř supravodiče.
02:54
Now, underpod propersprávné conditionspodmínky, whichkterý we have here,
35
158901
3654
Za určitých podmínek, které tu zrovna máme,
02:58
these strandsprameny of magneticmagnetický fieldpole can be trappedv pasti insideuvnitř the superconductorsupravodič.
36
162555
5090
mohou být tyto svazky uvězněny uvnitř supravodiče.
03:03
And these strandsprameny of magneticmagnetický fieldpole insideuvnitř the superconductorsupravodič,
37
167645
6257
a tyto svazky uvnitř supravodiče,
03:09
they come in discreteoddělený quantitiesmnožství.
38
173902
2845
se vyskytují v nespojitých hodnotách.
03:12
Why? Because it is a quantumkvantum phenomenonjev. It's quantumkvantum physicsfyzika.
39
176747
3646
Proč? Protože to je kvantový jev. To je kvantová fyzika.
03:16
And it turnsotočí out that they behavechovat se like quantumkvantum particlesčástice.
40
180393
3850
A ukazuje se, že se chovají jako kvantové částice.
03:20
In this moviefilm here, you can see how they flowtok one by one discretelydiskrétně.
41
184243
5579
V tomto videu vidíte, jak proudí odděleně jeden po druhém.
03:25
This is strandsprameny of magneticmagnetický fieldpole. These are not particlesčástice,
42
189822
3893
Jsou to svazky magnetických siločar. Nejsou to částice,
03:29
but they behavechovat se like particlesčástice.
43
193715
4295
ale jako částice se chovají.
03:33
So, this is why we call this effectúčinek quantumkvantum levitationlevitace and quantumkvantum lockinguzamykání.
44
198010
4194
Z tohoto důvodu tento efekt nazýváme kvantovou levitací a kvantovým uzamykáním.
03:38
But what happensse děje to the superconductorsupravodič when we put it insideuvnitř a magneticmagnetický fieldpole?
45
202204
6063
Co se ale stane se supravodičem, pokud ho umístíme dovnitř magnetického pole?
03:44
Well, first there are strandsprameny of magneticmagnetický fieldpole left insideuvnitř,
46
208267
4585
Prvně, uvnitř zůstávají svazky magnetických siločar
03:48
but now the superconductorsupravodič doesn't like them movingpohybující se around,
47
212852
4120
ale teď se supravodiči nelíbí, když se pohybují kolem,
03:52
because theirjejich movementspohyby dissipaterozptýlit energyenergie,
48
216972
3448
protože jejich pohyb plýtvá energií,
03:56
whichkterý breakspřestávky the superconductivitySupravodivost stateStát.
49
220420
2946
což narušuje stav supravodivosti.
03:59
So what it actuallyvlastně does, it lockszámky these strandsprameny,
50
223366
4358
takže vlastně dělá to, že uzamkne svazky,
04:03
whichkterý are calledvolal fluxonsfluxons, and it lockszámky these fluxonsfluxons in placemísto.
51
227724
5752
zvané fluxony, na místě
04:09
And by doing that, what it actuallyvlastně does is lockinguzamykání itselfsám in placemísto.
52
233476
6288
a tím vlastně ukotví na místě i sám sebe.
04:15
Why? Because any movementhnutí of the superconductorsupravodič will changezměna theirjejich placemísto,
53
239764
9216
Proč? Jakýkoliv pohyb supravodiče změní jejich umístění
04:24
will changezměna theirjejich configurationKonfigurace.
54
248980
1807
a konfiguraci.
04:26
So we get quantumkvantum lockinguzamykání. And let me showshow you how this workspráce.
55
250787
5297
To máme kvantové uzamykání. A teď vám ukážu jak to funguje.
04:31
I have here a superconductorsupravodič, whichkterý I wrappedzabalené up so it'dto by bylo staypobyt coldStudený long enoughdost.
56
256084
5760
Mám tady supravodič, který jsem obalil, takže vydrží dostatečně dlouho studený.
04:37
And when I placemísto it on tophorní of a regularpravidelný magnetMagnet,
57
261844
4464
A když ho umístím na povrch pravidelného magnetu,
04:42
it just stayspobyty lockeduzamčen in midairve vzduchu.
58
266308
3872
zůstane viset ve vzduchu.
04:46
(ApplausePotlesk)
59
270180
4065
(Potlesk)
04:50
Now, this is not just levitationlevitace. It's not just repulsionodpor.
60
274245
4046
Není to jenom levitace, není to jen odpuzování.
04:54
I can rearrangeZměna uspořádání the fluxonsfluxons, and it will be lockeduzamčen in this newNový configurationKonfigurace.
61
278291
5121
Mohu přemístit fluxony a uzamkne se to i v této nové konfiguraci.
04:59
Like this, or movehýbat se it slightlymírně to the right or to the left.
62
283412
4024
Třeba takto, nebo to můžu posunout lehce doprava nebo doleva.
05:03
So, this is quantumkvantum lockinguzamykání -- actuallyvlastně lockinguzamykání -- three-dimensionaltrojrozměrný lockinguzamykání of the superconductorsupravodič.
63
287436
7751
Tak tohle je kvantové uzamykání -- třírozměrné uzamykání supravodiče.
05:11
Of coursechod, I can turnotočit se it upsidesol Advertisement Advertisement syntosita Bay PE Bay Advertisement Tuto Advertisement PE Betite S.itaophiterodnyitaite S.ita Bay o down,
64
295187
2160
Samozřejmě jej mohu obrátit
05:13
and it will remainzůstat lockeduzamčen.
65
297347
2906
a zůstane ukotven.
05:16
Now, now that we understandrozumět that this so-calledtakzvaný levitationlevitace is actuallyvlastně lockinguzamykání,
66
300253
9222
Teď už chápeme, že takzvané levitování je ve skutečnosti uzamykání.
05:25
Yeah, we understandrozumět that.
67
309475
4314
Jo, rozumíme tomu.
05:29
You won'tzvyklý be surprisedpřekvapený to hearslyšet that if I take this circularoběžník magnetMagnet,
68
313789
4262
Nebudete překvapeni, když vezmu kruhový magnet,
05:33
in whichkterý the magneticmagnetický fieldpole is the samestejný all around,
69
318051
3968
ve kterém je magnetické pole rovnoměrné po celé jeho délce,
05:37
the superconductorsupravodič will be ableschopný to freelysvobodně rotatetočit se around the axisosa of the magnetMagnet.
70
322019
5936
a supravodič bude schopen volně rotovat kolem osy magnetu.
05:43
Why? Because as long as it rotatesotáčí, the lockinguzamykání is maintainedudržována.
71
327955
6024
Proč? Protože dokud rotuje, tak uzamčení je udržováno.
05:49
You see? I can adjustupravit and I can rotatetočit se the superconductorsupravodič.
72
333979
6026
Vidíte? Mohu supravodič poupravit a roztočit.
05:55
We have frictionlesstření motionpohyb. It is still levitatingvznášející se, but can movehýbat se freelysvobodně all around.
73
340005
6662
Vidíme bezodporový pohyb. Pořád levituje, ale může se volně pohybovat kolem dokola.
06:02
So, we have quantumkvantum lockinguzamykání and we can levitatelevitovat it on tophorní of this magnetMagnet.
74
346667
9280
Takže, máme tu kvantové uzamčení a levitaci na povrchu magnetu.
06:11
But how manymnoho fluxonsfluxons, how manymnoho magneticmagnetický strandsprameny are there in a singlesingl diskdisk like this?
75
355947
6496
Ale kolik fluxonů, kolik svazků mag. pole je v disku jako je tento?
06:18
Well, we can calculatevypočítat it, and it turnsotočí out, quitedocela a lot.
76
362443
2881
Můžeme si to spočítat, a ukazuje se, že docela hodně.
06:21
One hundredsto billionmiliarda strandsprameny of magneticmagnetický fieldpole insideuvnitř this three-inchtři palce diskdisk.
77
365324
7368
Sto miliard svazků magnetického pole uvnitř tohoto 3palcového disku (7,5 cm).
06:28
But that's not the amazingúžasný partčást yetdosud, because there is something I haven'tnemáte told you yetdosud.
78
372692
4104
Ale to ještě není ta skvělá věc, protože je tady něco, co jsem vám zatím neřekl.
06:32
And, yeah, the amazingúžasný partčást is that this superconductorsupravodič that you see here
79
376796
5616
Ano, ta úžasná věc je, že tento supravodič
06:38
is only halfpolovina a micronMicron thicktlustý. It's extremelyvelmi thintenký.
80
382412
7525
je široký pouze 0,5 mikrometru. Je extrémně tenký.
06:45
And this extremelyvelmi thintenký layervrstva is ableschopný to levitatelevitovat more than 70,000 timesčasy its ownvlastní weighthmotnost.
81
389937
9562
A tato extrémně tenká vrstva je schopná nadnášet více než 70.000násobek své vlastní váhy.
06:55
It's a remarkablepozoruhodný effectúčinek. It's very strongsilný.
82
399499
5833
To je pozoruhodný efekt. Velmi silný.
07:01
Now, I can extendrozšířit this circularoběžník magnetMagnet,
83
405332
3577
Mohu rozšířit tento kruhový magnet
07:04
and make whateverTo je jedno trackdráha I want.
84
408909
4781
a vytvořit jakoukoliv dráhu chci.
07:09
For examplepříklad, I can make a largevelký circularoběžník railželeznici here.
85
413690
3929
Například můžu zde vytvořit velkou kruhovou dráhu
07:13
And when I placemísto the superconductingsupravodivý diskdisk on tophorní of this railželeznici,
86
417619
6883
a když na ni umístím supravodivý disk,
07:20
it movespohybuje se freelysvobodně.
87
424502
4109
volně se pohybuje.
07:24
(ApplausePotlesk)
88
428611
9381
(Potlesk)
07:33
And again, that's not all. I can adjustupravit its positionpozice like this, and rotatetočit se,
89
437992
4741
A znovu -- to není vše. Můžu takto změnit jeho pozici, rotovat,
07:38
and it freelysvobodně movespohybuje se in this newNový positionpozice.
90
442733
6441
a on se volně v této nové pozici pohybuje.
07:45
And I can even try a newNový thing; let's try it for the first time.
91
449174
4438
Dokonce bych mohl zkusit něco nového; Vyzkoušejme si to úplně poprvé.
07:49
I can take this diskdisk and put it here,
92
453612
5944
Vezmu disk a položím ho tady,
07:55
and while it stayspobyty here -- don't movehýbat se --
93
459556
2984
a zatímco je tady -- nehýbej se --
07:58
I will try to rotatetočit se the trackdráha,
94
462540
6558
zkusím otočit s dráhou
08:04
and hopefullydoufejme, if I did it correctlysprávně,
95
469098
2299
a doufejme, pokud to udělám správně,
08:07
it stayspobyty suspendedpozastaveno.
96
471397
2143
tak zůstane viset.
08:09
(ApplausePotlesk)
97
473540
9449
(Potlesk)
08:18
You see, it's quantumkvantum lockinguzamykání, not levitationlevitace.
98
482989
6841
Vidíte, je to kvantové uzamčení, ne levitace.
08:25
Now, while I'll let it circulateobíhat for a little more,
99
489830
4135
Mezitím co ho nechám jezdit o trochu déle,
08:29
let me tell you a little bitbit about superconductorssupravodiče.
100
493965
3703
řeknu vám něco málo o supravodičích.
08:33
Now -- (LaughterSmích) --
101
497668
5546
Teď -- (Smích) --
08:39
So we now know that we are ableschopný to transferpřevod enormousobrovský amountmnožství of currentsproudy insideuvnitř superconductorssupravodiče,
102
503214
7023
Teď už víme, že jsme schopni supravodičem přenášet obrovské množství proudu,
08:46
so we can use them to producevyrobit strongsilný magneticmagnetický fieldspole,
103
510237
5223
tudíž je můžeme použít k vyvolání silných magnetických polí,
08:51
suchtakový as neededpotřeboval in MRIMRI machinesstrojů, particlečástice acceleratorsurychlovače and so on.
104
515460
5186
která jsou potřeba pro MRI přístroje (magnetická rezonance), částicové urychlovače apod.,
08:56
But we can alsotaké storeobchod energyenergie usingpoužitím superconductorssupravodiče,
105
520646
4560
ale můžeme je také použít pro uskladnění energie,
09:01
because we have no dissipationodvod.
106
525206
1889
protože zde nedochází k žádným ztrátám.
09:02
And we could alsotaké producevyrobit powerNapájení cableskabely, to transferpřevod enormousobrovský amountsmnožství of currentaktuální betweenmezi powerNapájení stationsstanice.
107
527095
7182
Také bychom mohli vyrábět kabely k přenosu obrovského množství energie mezi elektrárnami.
09:10
ImaginePředstavte si you could back up a singlesingl powerNapájení stationstanice with a singlesingl superconductingsupravodivý cablekabel.
108
534277
9006
Představte si, že byste mohli zálohovat elektrárnu jediným supravodivým kabelem.
09:19
But what is the futurebudoucnost of quantumkvantum levitationlevitace and quantumkvantum lockinguzamykání?
109
543283
4476
Co je však budoucností kvantové levitace a kvantového uzamykání?
09:23
Well, let me answerOdpovědět this simplejednoduchý questionotázka by givingposkytující you an examplepříklad.
110
547759
7139
Odpovím vám příkladem.
09:30
ImaginePředstavte si you would have a diskdisk similarpodobný to the one I have here in my handruka,
111
554898
6413
Představte si, že máte disk podobný tomu, který mám v dlani
09:37
three-inchtři palce diameterprůměr, with a singlesingl differencerozdíl.
112
561311
3879
3 palce v průměru (7,5 cm), s jedinou změnou.
09:41
The superconductingsupravodivý layervrstva, insteadmísto toho of beingbytost halfpolovina a micronMicron thintenký,
113
565190
5185
Supravodivá vrstva by byla místo 0,5 mikronu
09:46
beingbytost two millimetersmilimetry thintenký, quitedocela thintenký.
114
570375
3088
tenká 2 milimetry. Docela tenká.
09:49
This two-millimeter-thindva milimetry tenká superconductingsupravodivý layervrstva could holddržet 1,000 kilogramskilogramů, a smallmalý carauto, in my handruka.
115
573463
10735
Tato dvoumilimetrová vrstvička by udržela až 1000 kg, malé auto, v mé ruce.
10:00
AmazingÚžasné. Thank you.
116
584198
3296
Úžasné. Děkuji.
10:03
(ApplausePotlesk)
117
587494
15080
(Potlesk)
Translated by Karel Hoch
Reviewed by Jan Kadlec

▲Back to top

ABOUT THE SPEAKER
Boaz Almog - Quantum Researcher
Boaz Almog uses quantum physics to levitate and trap objects in midair. Call it "quantum levitation."

Why you should listen

In October 2011, Boaz Almog demonstrated how a superconducting disk can be trapped in a surrounding magnetic field to levitate above it, a phenomenon called “quantum levitation.” This demonstration, seemingly taken from a sci-fi movie, is the result of many years of R&D on high-quality superconductors. By using exceptional superconductors cooled in liquid nitrogen, Almog and his colleague Mishael Azoulay at the superconductivity group at Tel Aviv University (lead by Prof. Guy Deutscher) were able to demonstrate a quantum effect that, although well known to physicists worldwide, had never been seen and demonstrated in such a compelling way.

Experiment credits:

Prof. Guy Deutscher, Mishael Azoulay and Boaz Almog
High Tc Superconductivity Group
School of Physics and Astronomy
Tel Aviv University

Watch more footage from this demo >>

More profile about the speaker
Boaz Almog | Speaker | TED.com