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 doet een supergeleider "zweven"

Filmed:
2,644,569 views

Hoe kan een flinterdunne schijf van 7,5 cm iets doen zweven van 70.000 keer zijn gewicht? In een ijzersterke futuristische demonstratie toont Boaz Almog hoe een fenomeen gekend als kwantumlocking een supergeleidende schijf kan doen zweven boven een magnetische baan -- volledig zonder wrijving en zonder energieverlies.
- 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 phenomenonfenomeen you saw here for a briefkort momentmoment
0
9752
4318
Het fenomeen dat je hier even zag,
00:29
is calledriep quantumquantum levitationlevitatie and quantumquantum lockingvergrendeling.
1
14070
6389
heet kwantumlevitatie en kwantumlocking.
00:36
And the objectvoorwerp that was levitatingzwevende here
2
20459
3889
Het object dat zweefde
00:40
is calledriep a superconductorsupergeleider.
3
24348
2001
heet een supergeleider.
00:42
SuperconductivitySupergeleiding is a quantumquantum statestaat of matterer toe doen,
4
26349
5592
Supergeleiding is een kwantumstatus van de materie
00:47
and it occursvoordoet only belowbeneden a certainzeker criticalkritisch temperaturetemperatuur-.
5
31941
4257
die enkel onder een bepaalde temperatuur voorkomt.
00:52
Now, it's quiteheel an oldoud phenomenonfenomeen;
6
36198
2346
Het fenomeen bestaat allang.
00:54
it was discoveredontdekt 100 yearsjaar agogeleden.
7
38544
1766
Het werd 100 jaar geleden ontdekt.
00:56
HoweverEchter, only recentlykort geleden,
8
40310
2126
Maar pas sinds kort,
00:58
dueten gevolge to severalverscheidene technologicaltechnologisch advancementsvorderingen,
9
42436
2362
dankzij nieuwe technologieën,
01:00
we are now ablein staat to demonstratetonen to you
10
44798
2672
kunnen we een demonstratie geven
01:03
quantumquantum levitationlevitatie and quantumquantum lockingvergrendeling.
11
47470
3746
van kwantumlevitatie en kwantumlocking.
01:07
So, a superconductorsupergeleider is definedbepaald by two propertieseigenschappen.
12
51216
5845
Een supergeleider heeft twee typische kenmerken.
01:12
The first is zeronul electricalelektrisch resistanceweerstand,
13
57061
3456
Eén: de elektrische weerstand is nul.
01:16
and the secondtweede is the expulsionuitzetting of a magneticmagnetisch fieldveld- from the interiorinterieur of the superconductorsupergeleider.
14
60517
6889
Twee: de binnenkant van de supergeleider
stoot een magnetisch veld af.
01:23
That soundsklanken complicatedingewikkeld, right?
15
67406
2895
Klinkt ingewikkeld, niet?
01:26
But what is electricalelektrisch resistanceweerstand?
16
70301
2872
Wat is elektrische weerstand?
01:29
So, electricityelektriciteit is the flowstroom of electronselektronen insidebinnen a materialmateriaal.
17
73173
6249
Elektriciteit is de beweging van elektronen in materiaal.
01:35
And these electronselektronen, while flowingvloeiende,
18
79422
3349
Terwijl elektronen bewegen,
01:38
they collidein botsing komen with the atomsatomen, and in these collisionsbotsingen
19
82771
2688
botsen ze met atomen.
01:41
they loseverliezen a certainzeker amountbedrag of energyenergie.
20
85459
2216
Daarbij verliezen ze energie.
01:43
And they dissipateverdrijven this energyenergie in the formformulier of heatwarmte, and you know that effecteffect.
21
87675
5601
Die verliezen ze als warmte.
Dat effect ken je.
01:49
HoweverEchter, insidebinnen a superconductorsupergeleider there are no collisionsbotsingen,
22
93276
5919
Maar in een supergeleider zijn er geen botsingen.
01:55
so there is no energyenergie dissipationdissipatie.
23
99195
4692
Dus is er geen energieverlies.
01:59
It's quiteheel remarkableopmerkelijk. Think about it.
24
103887
2981
Dat is merkwaardig.
Even nadenken.
02:02
In classicalklassieke physicsfysica, there is always some frictionwrijving, some energyenergie lossverlies.
25
106868
5079
In de klassieke fysica is er altijd
wrijving en energieverlies.
02:07
But not here, because it is a quantumquantum effecteffect.
26
111947
4038
Hier niet, want het is een kwantumeffect.
02:11
But that's not all, because superconductorssupergeleiders don't like magneticmagnetisch fieldsvelden.
27
116016
8686
Bovendien houden supergeleiders niet
van magnetische velden.
02:20
So a superconductorsupergeleider will try to expelverdrijven magneticmagnetisch fieldveld- from the insidebinnen,
28
124702
4317
Een supergeleider zal het magnetische veld willen afstoten.
02:24
and it has the meansmiddelen to do that by circulatingcirculerende currentsstromingen.
29
129019
6123
Dat kan door stroom te doen circuleren.
02:31
Now, the combinationcombinatie of bothbeide effectsbijwerkingen --
30
135142
2990
De combinatie van de twee effecten --
02:34
the expulsionuitzetting of magneticmagnetisch fieldsvelden and zeronul electricalelektrisch resistanceweerstand --
31
138132
6000
de afstoting van magnetische velden
en elektrische weerstand nul --
02:40
is exactlyprecies a superconductorsupergeleider.
32
144132
3168
is nu net een supergeleider.
02:43
But the pictureafbeelding isn't always perfectperfect, as we all know,
33
147300
4216
Het plaatje is niet altijd perfect.
02:47
and sometimessoms strandsstrengen of magneticmagnetisch fieldveld- remainblijven insidebinnen the superconductorsupergeleider.
34
151516
7385
Soms blijven er strengen magnetisch veld
in de supergeleider.
02:54
Now, underonder propergoede conditionsvoorwaarden, whichwelke we have here,
35
158901
3654
In goede omstandigheden, zoals hier,
02:58
these strandsstrengen of magneticmagnetisch fieldveld- can be trappedgevangen insidebinnen the superconductorsupergeleider.
36
162555
5090
kunnen die vastgehouden worden in een supergeleider.
03:03
And these strandsstrengen of magneticmagnetisch fieldveld- insidebinnen the superconductorsupergeleider,
37
167645
6257
Die strengen magnetisch veld in de supergeleider
03:09
they come in discretediscreet quantitieshoeveelheden.
38
173902
2845
komen voor in discrete hoeveelheden.
03:12
Why? Because it is a quantumquantum phenomenonfenomeen. It's quantumquantum physicsfysica.
39
176747
3646
Omdat het een kwantumfenomeen is, kwantumfysica.
03:16
And it turnsbochten out that they behavezich gedragen like quantumquantum particlesdeeltjes.
40
180393
3850
Blijkt dat ze zich als kwantumdeeltjes gedragen.
03:20
In this moviefilm here, you can see how they flowstroom one by one discretelydiscreet.
41
184243
5579
In dit filmpje zie je hoe ze één voor één discreet bewegen.
03:25
This is strandsstrengen of magneticmagnetisch fieldveld-. These are not particlesdeeltjes,
42
189822
3893
Dit zijn strengen magnetisch veld.
Het zijn geen deeltjes,
03:29
but they behavezich gedragen like particlesdeeltjes.
43
193715
4295
maar ze gedragen zich als deeltjes.
03:33
So, this is why we call this effecteffect quantumquantum levitationlevitatie and quantumquantum lockingvergrendeling.
44
198010
4194
Daarom noemen we dit
kwantumlevitatie en kwantumlocking.
03:38
But what happensgebeurt to the superconductorsupergeleider when we put it insidebinnen a magneticmagnetisch fieldveld-?
45
202204
6063
Wat gebeurt er als we de supergeleider
in een magnetisch veld zetten?
03:44
Well, first there are strandsstrengen of magneticmagnetisch fieldveld- left insidebinnen,
46
208267
4585
Eerst zijn er strengen magnetisch veld binnenin.
03:48
but now the superconductorsupergeleider doesn't like them movingin beweging around,
47
212852
4120
De supergeleider houdt er niet van dat die bewegen,
03:52
because theirhun movementsbewegingen dissipateverdrijven energyenergie,
48
216972
3448
omdat beweging tot energieverlies leidt,
03:56
whichwelke breaksbreaks the superconductivitysupergeleiding statestaat.
49
220420
2946
wat de staat van supergeleiding verbreekt.
03:59
So what it actuallywerkelijk does, it lockssluizen these strandsstrengen,
50
223366
4358
Dus pint hij de strengen vast,
04:03
whichwelke are calledriep fluxonsfluxons, and it lockssluizen these fluxonsfluxons in placeplaats.
51
227724
5752
die fluxons heten, en pint de fluxons vast.
04:09
And by doing that, what it actuallywerkelijk does is lockingvergrendeling itselfzelf in placeplaats.
52
233476
6288
Daardoor pint hij zichzelf vast.
04:15
Why? Because any movementbeweging of the superconductorsupergeleider will changeverandering theirhun placeplaats,
53
239764
9216
Omdat elke beweging van de supergeleider
hun paats wijzigt,
04:24
will changeverandering theirhun configurationconfiguratie.
54
248980
1807
hun configuratie.
04:26
So we get quantumquantum lockingvergrendeling. And let me showtonen you how this workswerken.
55
250787
5297
Vandaar de kwantumlocking.
Ik toon even hoe dat werkt.
04:31
I have here a superconductorsupergeleider, whichwelke I wrappedverpakt up so it'dHet zou stayverblijf coldkoude long enoughgenoeg.
56
256084
5760
Dit is een supergeleider,
ingepakt om lang genoeg koud te blijven.
04:37
And when I placeplaats it on toptop of a regularregelmatig magnetmagneet,
57
261844
4464
Als ik die bovenop een gewone magneet plaats,
04:42
it just staysverblijven lockedopgesloten in midairMidair.
58
266308
3872
blijft die in de lucht vastgepind.
04:46
(ApplauseApplaus)
59
270180
4065
(Applaus)
04:50
Now, this is not just levitationlevitatie. It's not just repulsionafstoting.
60
274245
4046
Dit is niet gewoon zweven of afstoten.
04:54
I can rearrangeopnieuw rangschikken the fluxonsfluxons, and it will be lockedopgesloten in this newnieuwe configurationconfiguratie.
61
278291
5121
Ik kan de fluxons herschikken
en hem in de nieuwe configuratie vastpinnen.
04:59
Like this, or moveverhuizing it slightlylicht to the right or to the left.
62
283412
4024
Zo, of iets naar rechts of links bewegen.
05:03
So, this is quantumquantum lockingvergrendeling -- actuallywerkelijk lockingvergrendeling -- three-dimensionaldriedimensionaal lockingvergrendeling of the superconductorsupergeleider.
63
287436
7751
Dit is kwantumlocking –
driedimensionaal vastpinnen van de supergeleider.
05:11
Of courseCursus, I can turnbeurt it upsidebovenkant down,
64
295187
2160
Ik kan hem op zijn kop zetten.
05:13
and it will remainblijven lockedopgesloten.
65
297347
2906
Hij blijft vastgepind.
05:16
Now, now that we understandbegrijpen that this so-calledzogenaamd levitationlevitatie is actuallywerkelijk lockingvergrendeling,
66
300253
9222
We begrijpen nu dat zweven eigenlijk vastpinnen is.
05:25
Yeah, we understandbegrijpen that.
67
309475
4314
Dat begrijpen we.
05:29
You won'tzal niet be surprisedverwonderd to hearhoren that if I take this circularcirculaire magnetmagneet,
68
313789
4262
Het zal je niet verbazen dat bij deze cirkelmagneet,
05:33
in whichwelke the magneticmagnetisch fieldveld- is the samedezelfde all around,
69
318051
3968
waar het magnetisch veld overal eender is,
05:37
the superconductorsupergeleider will be ablein staat to freelyvrij rotatedraaien around the axisas of the magnetmagneet.
70
322019
5936
de supergeleider vrij
om de as van de magneet zal roteren.
05:43
Why? Because as long as it rotatesroteert, the lockingvergrendeling is maintainedonderhouden.
71
327955
6024
Dat komt omdat hij vastgepind blijft terwijl hij roteert.
05:49
You see? I can adjustaanpassen and I can rotatedraaien the superconductorsupergeleider.
72
333979
6026
Ik kan de supergeleider aanpassen en roteren.
05:55
We have frictionlesswrijvingsloos motionbeweging. It is still levitatingzwevende, but can moveverhuizing freelyvrij all around.
73
340005
6662
Beweging zonder wrijving.
Hij zweeft nog maar kan vrij rondbewegen.
06:02
So, we have quantumquantum lockingvergrendeling and we can levitatezweven it on toptop of this magnetmagneet.
74
346667
9280
Er is kwantumlocking.
We doen hem boven deze magneet zweven.
06:11
But how manyveel fluxonsfluxons, how manyveel magneticmagnetisch strandsstrengen are there in a singlesingle diskschijf like this?
75
355947
6496
Hoeveel fluxons of magnetische strengen
zitten er in deze ene schijf?
06:18
Well, we can calculateberekenen it, and it turnsbochten out, quiteheel a lot.
76
362443
2881
Dat kunnen we berekenen. Het zijn er veel.
06:21
One hundredhonderd billionmiljard strandsstrengen of magneticmagnetisch fieldveld- insidebinnen this three-inchdrie-inch diskschijf.
77
365324
7368
Deze schijf van 7,5 cm bevat
100 miljard strengen magnetisch veld.
06:28
But that's not the amazingverbazingwekkend partdeel yetnog, because there is something I haven'thebben niet told you yetnog.
78
372692
4104
Dat is nog niet het verbluffende stuk. Er is meer.
06:32
And, yeah, the amazingverbazingwekkend partdeel is that this superconductorsupergeleider that you see here
79
376796
5616
Het verbluffende is dat deze supergeleider
06:38
is only halfvoor de helft a micronmicron thickdik. It's extremelyuiterst thindun.
80
382412
7525
maar een halve micron dik is.
Hij is flinterdun.
06:45
And this extremelyuiterst thindun layerlaag is ablein staat to levitatezweven more than 70,000 timestijden its owneigen weightgewicht.
81
389937
9562
Deze flinterdunne laag
kan 70.000 keer haar eigen gewicht doen zweven.
06:55
It's a remarkableopmerkelijk effecteffect. It's very strongsterk.
82
399499
5833
Het is een opmerkelijk effect.
Het is zeer sterk.
07:01
Now, I can extenduitbreiden this circularcirculaire magnetmagneet,
83
405332
3577
Ik kan deze cirkelmagneet uitbreiden
07:04
and make whateverwat dan ook trackspoor I want.
84
408909
4781
en elke gewenste baan maken.
07:09
For examplevoorbeeld, I can make a largegroot circularcirculaire railhet spoor here.
85
413690
3929
Ik kan hier een grote cirkelbaan maken.
07:13
And when I placeplaats the superconductingsupergeleidende diskschijf on toptop of this railhet spoor,
86
417619
6883
Als ik de supergeleider op die baan plaats,
07:20
it movesmoves freelyvrij.
87
424502
4109
beweegt die vrij.
07:24
(ApplauseApplaus)
88
428611
9381
(Applaus)
07:33
And again, that's not all. I can adjustaanpassen its positionpositie like this, and rotatedraaien,
89
437992
4741
Dat is niet alles.
Ik kan de positie aanpassen, roteren,
07:38
and it freelyvrij movesmoves in this newnieuwe positionpositie.
90
442733
6441
en hij beweegt vrij in de nieuwe positie.
07:45
And I can even try a newnieuwe thing; let's try it for the first time.
91
449174
4438
Ik kan iets nieuws uitproberen.
Dit is een première.
07:49
I can take this diskschijf and put it here,
92
453612
5944
Ik neem deze schijf en zet ze hier.
07:55
and while it staysverblijven here -- don't moveverhuizing --
93
459556
2984
Terwijl ze hier blijft -- niet bewegen --
07:58
I will try to rotatedraaien the trackspoor,
94
462540
6558
probeer ik de baan te roteren.
08:04
and hopefullyhopelijk, if I did it correctlycorrect,
95
469098
2299
Als ik het goed gedaan heb,
08:07
it staysverblijven suspendedgeschorst.
96
471397
2143
blijft ze hangen.
08:09
(ApplauseApplaus)
97
473540
9449
(Applaus)
08:18
You see, it's quantumquantum lockingvergrendeling, not levitationlevitatie.
98
482989
6841
Je ziet dat het kwantumlocking is,
niet kwantumlevitatie.
08:25
Now, while I'll let it circulatecirculeren for a little more,
99
489830
4135
Ik laat het hier nog wat draaien.
08:29
let me tell you a little bitbeetje about superconductorssupergeleiders.
100
493965
3703
Intussen vertel ik wat over supergeleiders.
08:33
Now -- (LaughterGelach) --
101
497668
5546
Nu -- (Gelach) --
08:39
So we now know that we are ablein staat to transferoverdracht enormousenorm amountbedrag of currentsstromingen insidebinnen superconductorssupergeleiders,
102
503214
7023
We weten dat we enorme hoeveelheden stroom
in supergeleiders kunnen transfereren.
08:46
so we can use them to produceproduceren strongsterk magneticmagnetisch fieldsvelden,
103
510237
5223
Die kunnen we gebruiken
om sterke magnetische velden te maken,
08:51
suchzodanig as needednodig in MRIMRI machinesmachines, particledeeltje acceleratorsversnellers and so on.
104
515460
5186
zoals voor MRI-machines, deeltjesversnellers en zo.
08:56
But we can alsoook storeop te slaan energyenergie usinggebruik makend van superconductorssupergeleiders,
105
520646
4560
We kunnen ook energie opslaan met supergeleiders
09:01
because we have no dissipationdissipatie.
106
525206
1889
omdat er geen verlies is.
09:02
And we could alsoook produceproduceren powermacht cableskabels, to transferoverdracht enormousenorm amountshoeveelheden of currentactueel betweentussen powermacht stationsstations.
107
527095
7182
We kunnen kabels maken om enorme hoeveelheden stroom
tussen krachtcentrales te transfereren.
09:10
ImagineStel je voor you could back up a singlesingle powermacht stationstation with a singlesingle superconductingsupergeleidende cablekabel.
108
534277
9006
Stel je voor: een backup voor een krachtcentrale
met één supergeleidingskabel.
09:19
But what is the futuretoekomst of quantumquantum levitationlevitatie and quantumquantum lockingvergrendeling?
109
543283
4476
Wat is de toekomst van kwantumlevitatie en kwantumlocking?
09:23
Well, let me answerantwoord this simpleeenvoudig questionvraag by givinggeven you an examplevoorbeeld.
110
547759
7139
Ik beantwoord deze simpele vraag met een voorbeeld.
09:30
ImagineStel je voor you would have a diskschijf similarsoortgelijk to the one I have here in my handhand-,
111
554898
6413
Stel je een schijf zoals deze in mijn hand voor,
09:37
three-inchdrie-inch diameterdiameter, with a singlesingle differenceverschil.
112
561311
3879
7,5 cm diameter, met één verschil.
09:41
The superconductingsupergeleidende layerlaag, insteadin plaats daarvan of beingwezen halfvoor de helft a micronmicron thindun,
113
565190
5185
In plaats van een halve micron
is de supergeleidingslaag
09:46
beingwezen two millimetersmillimeters thindun, quiteheel thindun.
114
570375
3088
twee millimeter dik.
Echt dun.
09:49
This two-millimeter-thintwee-millimeter-dun superconductingsupergeleidende layerlaag could holdhouden 1,000 kilogramskilogram, a smallklein carauto, in my handhand-.
115
573463
10735
Deze supergeleidingslaag van twee mm
kan een ton, een kleine auto, dragen.
10:00
AmazingAmazing. Thank you.
116
584198
3296
Verbluffend. Dankuwel.
10:03
(ApplauseApplaus)
117
587494
15080
(Applaus)
Translated by Els De Keyser
Reviewed by Rik Delaet

▲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