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 prezentuje "lewitujący" nadprzewodnik

Filmed:
2,644,569 views

W jaki sposób ultra-cienki, ośmiocentymetrowy krążek jest w stanie unieść coś 70.000 razy cięższego niż on sam? Podczas tego intrygującego, futurystycznego pokazu, Boaz Almog zademonstruje, jak zjawisko nazywane uwięzieniem kwantowym sprawia, że krążek nadprzewodzący potrafi unosić się nad torem magnetycznym przy zerowym tarciu i zerowej utracie energii.
- 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 phenomenonzjawisko you saw here for a briefkrótki momentza chwilę
0
9752
4318
Zjawisko, które przed chwilą widzieliście
00:29
is callednazywa quantumkwant levitationLewitacja and quantumkwant lockingBlokowanie.
1
14070
6389
nazywane jest lewitacją kwantową
lub uwięzieniem kwantowym.
00:36
And the objectobiekt that was levitatingLewitujący here
2
20459
3889
A ten przedmiot, który przed chwilą lewitował,
00:40
is callednazywa a superconductornadprzewodnik.
3
24348
2001
nazywany jest nadprzewodnikiem.
00:42
SuperconductivityNadprzewodnictwa is a quantumkwant statestan of mattermateria,
4
26349
5592
Nadprzewodnictwo to kwantowy stan materii,
00:47
and it occurswystępuje only belowponiżej a certainpewny criticalkrytyczny temperaturetemperatura.
5
31941
4257
który występuje jedynie poniżej
pewnej temperatury krytycznej.
00:52
Now, it's quitecałkiem an oldstary phenomenonzjawisko;
6
36198
2346
Zjawisko to jest znane od dawna.
00:54
it was discoveredodkryty 100 yearslat agotemu.
7
38544
1766
Odkryto je 100 lat temu.
00:56
HoweverJednak, only recentlyostatnio,
8
40310
2126
Ale dopiero teraz,
00:58
duez powodu to severalkilka technologicaltechniczny advancementspostęp,
9
42436
2362
dzięki postępowi techniki,
01:00
we are now ablezdolny to demonstratewykazać to you
10
44798
2672
możemy wam pokazać
01:03
quantumkwant levitationLewitacja and quantumkwant lockingBlokowanie.
11
47470
3746
lewitację kwantową i uwięzienie kwantowe.
01:07
So, a superconductornadprzewodnik is definedokreślone by two propertiesnieruchomości.
12
51216
5845
Nadprzewodniki charakteryzują dwie właściwości.
01:12
The first is zerozero electricalelektryczny resistanceodporność,
13
57061
3456
Pierwsza to całkowity brak oporu elektrycznego.
01:16
and the seconddruga is the expulsionwydalenia of a magneticmagnetyczny fieldpole from the interiorwnętrze of the superconductornadprzewodnik.
14
60517
6889
Druga natomiast to wypieranie pola magnetycznego
z wnętrza nadprzewodnika.
01:23
That soundsDźwięki complicatedskomplikowane, right?
15
67406
2895
Brzmi zawile?
01:26
But what is electricalelektryczny resistanceodporność?
16
70301
2872
Ale czym jest opór elektryczny?
01:29
So, electricityElektryczność is the flowpływ of electronselektrony insidewewnątrz a materialmateriał.
17
73173
6249
Elektryczność to przepływ elektronów
wewnątrz tworzywa.
01:35
And these electronselektrony, while flowingpłynący,
18
79422
3349
Płynąc, elektrony
01:38
they collidezderzać się with the atomsatomy, and in these collisionskolizje
19
82771
2688
zderzają się z atomami,
01:41
they losestracić a certainpewny amountilość of energyenergia.
20
85459
2216
w wyniku czego tracą pewną ilość energii.
01:43
And they dissipaterozpraszanie this energyenergia in the formformularz of heatciepło, and you know that effectefekt.
21
87675
5601
Jak wiecie, utracona energia ulega rozproszeniu
pod postacią ciepła.
01:49
HoweverJednak, insidewewnątrz a superconductornadprzewodnik there are no collisionskolizje,
22
93276
5919
W nadprzewodniku jednak nie dochodzi do zderzeń.
01:55
so there is no energyenergia dissipationrozpraszanie.
23
99195
4692
ani też do rozproszenia energii.
01:59
It's quitecałkiem remarkableznakomity. Think about it.
24
103887
2981
To niewiarygodne. Zastanówcie się.
02:02
In classicalklasyczny physicsfizyka, there is always some frictiontarcie, some energyenergia lossutrata.
25
106868
5079
W fizyce klasycznej,
zawsze występuje tarcie, następuje utrata energii.
02:07
But not here, because it is a quantumkwant effectefekt.
26
111947
4038
Nie w tym przypadku.
Mowa tutaj o efekcie kwantowym.
02:11
But that's not all, because superconductorsnadprzewodniki don't like magneticmagnetyczny fieldspola.
27
116016
8686
Do tego, nadprzewodniki nie przepadają
za polem magnetycznym.
02:20
So a superconductornadprzewodnik will try to expelwydalenia magneticmagnetyczny fieldpole from the insidewewnątrz,
28
124702
4317
Usiłują wyprzeć pole od wewnątrz,
02:24
and it has the meansznaczy to do that by circulatingw obiegu currentsprądy.
29
129019
6123
co jest możliwe
dzięki wykorzystaniu prądów wirowych.
02:31
Now, the combinationpołączenie of bothobie effectsruchomości --
30
135142
2990
Gdy wystepują oba te zjawiska,
02:34
the expulsionwydalenia of magneticmagnetyczny fieldspola and zerozero electricalelektryczny resistanceodporność --
31
138132
6000
czyli wypieranie pola magnetycznego
i brak oporu elektrycznego,
02:40
is exactlydokładnie a superconductornadprzewodnik.
32
144132
3168
mamy do czynienia z nadprzewodnikiem.
02:43
But the pictureobrazek isn't always perfectidealny, as we all know,
33
147300
4216
Jednak, jak wiecie, nic nie jest idealne
02:47
and sometimesczasami strandsnitki of magneticmagnetyczny fieldpole remainpozostawać insidewewnątrz the superconductornadprzewodnik.
34
151516
7385
i czasem pasma pola magnetycznego zostają
w nadprzewodniku.
02:54
Now, underpod properprawidłowe conditionswarunki, whichktóry we have here,
35
158901
3654
W odpowiednich warunkach, takich jakie mamy tutaj,
02:58
these strandsnitki of magneticmagnetyczny fieldpole can be trappeduwięziony insidewewnątrz the superconductornadprzewodnik.
36
162555
5090
możemy uwięzić te pasma wewnątrz nadprzewodnika.
03:03
And these strandsnitki of magneticmagnetyczny fieldpole insidewewnątrz the superconductornadprzewodnik,
37
167645
6257
Ilość pasm pola magnetycznego w nadprzewodniku
03:09
they come in discreteoddzielny quantitiesilości.
38
173902
2845
zawsze stanowi wartość dyskretną.
03:12
Why? Because it is a quantumkwant phenomenonzjawisko. It's quantumkwant physicsfizyka.
39
176747
3646
Dlaczego? Gdyż jest to zjawisko kwantowe.
To właśnie fizyka kwantowa.
03:16
And it turnsskręca out that they behavezachować się like quantumkwant particlescząsteczki.
40
180393
3850
Okazuje się, że te pasma zachowują się
jak cząstki kwantowe.
03:20
In this moviefilm here, you can see how they flowpływ one by one discretelydyskretnie.
41
184243
5579
Na tym filmie widać, że płyną pojedynczo.
03:25
This is strandsnitki of magneticmagnetyczny fieldpole. These are not particlescząsteczki,
42
189822
3893
Są to pasma pola magnetycznego, nie cząstki.
03:29
but they behavezachować się like particlescząsteczki.
43
193715
4295
A jednak zachowują się jakby były cząstkami.
03:33
So, this is why we call this effectefekt quantumkwant levitationLewitacja and quantumkwant lockingBlokowanie.
44
198010
4194
Dlatego właśnie, ten efekt nazywany jest
lewitacją kwantową i uwięzieniem kwantowym.
03:38
But what happensdzieje się to the superconductornadprzewodnik when we put it insidewewnątrz a magneticmagnetyczny fieldpole?
45
202204
6063
Jak zachowa się nadprzewodnik,
jeśli umieścimy go wewnątrz pola magnetycznego?
03:44
Well, first there are strandsnitki of magneticmagnetyczny fieldpole left insidewewnątrz,
46
208267
4585
Wewnątrz nadprzewodnika
wciąż są pasma pola magnetycznego
03:48
but now the superconductornadprzewodnik doesn't like them movingw ruchu around,
47
212852
4120
i ruch tych pasm nagle zaczyna mu przeszkadzać,
03:52
because theirich movementsruchy dissipaterozpraszanie energyenergia,
48
216972
3448
ponieważ prowadzi do rozproszenia energii,
03:56
whichktóry breaksprzerwy the superconductivitynadprzewodnictwa statestan.
49
220420
2946
co niweczy zjawisko nadprzewodnictwa.
03:59
So what it actuallytak właściwie does, it lockszamki these strandsnitki,
50
223366
4358
Więc nadprzewodnik blokuje te pasma,
04:03
whichktóry are callednazywa fluxonsfluxons, and it lockszamki these fluxonsfluxons in placemiejsce.
51
227724
5752
czyli fluksony, zatrzymując je w jednym miejscu.
04:09
And by doing that, what it actuallytak właściwie does is lockingBlokowanie itselfsamo in placemiejsce.
52
233476
6288
W efekcie, unieruchamia sam siebie.
04:15
Why? Because any movementruch of the superconductornadprzewodnik will changezmiana theirich placemiejsce,
53
239764
9216
A to dlatego, że najmniejszy nawet ruch nadprzewodnika
04:24
will changezmiana theirich configurationKonfiguracja.
54
248980
1807
zmieniłby położenie i konfigurację pasm.
04:26
So we get quantumkwant lockingBlokowanie. And let me showpokazać you how this worksPrace.
55
250787
5297
W ten sposób uzyskujemy uwiezięnie kwantowe.
Pokażę wam, jak to działa.
04:31
I have here a superconductornadprzewodnik, whichktóry I wrappedowinięty up so it'dto by było stayzostać coldzimno long enoughdość.
56
256084
5760
To właśnie jest nadprzewodnik.
Zawinąłem go, żeby się nie nagrzał.
04:37
And when I placemiejsce it on topTop of a regularregularny magnetmagnes,
57
261844
4464
Teraz umieszczę go nad zwykłym magnesem.
04:42
it just staysgorset lockedzablokowany in midairpowietrzu.
58
266308
3872
I tak oto nadprzewodnik zawisł w powietrzu.
04:46
(ApplauseAplauz)
59
270180
4065
(Brawa)
04:50
Now, this is not just levitationLewitacja. It's not just repulsionodpychanie.
60
274245
4046
To nie jest po prostu lewitacja, ani też odpychanie.
04:54
I can rearrangeZmiana kolejności the fluxonsfluxons, and it will be lockedzablokowany in this newNowy configurationKonfiguracja.
61
278291
5121
Jeśli zmienię ułożenie fluksonów,
nadprzewodnik zablokuje się w takim np. położeniu.
04:59
Like this, or moveruszaj się it slightlynieco to the right or to the left.
62
283412
4024
Możemy nim też poruszać,
trochę na lewo albo na prawo.
05:03
So, this is quantumkwant lockingBlokowanie -- actuallytak właściwie lockingBlokowanie -- three-dimensionaltrójwymiarowy lockingBlokowanie of the superconductornadprzewodnik.
63
287436
7751
Tak właśnie wygląda uwięzienie kwantowe.
Możemy uwięzić nadprzewodnik w 3 wymiarach.
05:11
Of coursekurs, I can turnskręcać it upsidedo góry down,
64
295187
2160
Mogę go oczywiście obrócić,
05:13
and it will remainpozostawać lockedzablokowany.
65
297347
2906
a i tak pozostanie uwięziony.
05:16
Now, now that we understandzrozumieć that this so-calledtak zwana levitationLewitacja is actuallytak właściwie lockingBlokowanie,
66
300253
9222
Skoro już wiecie, że ta tzw. lewitacja
to tak naprawdę uwięzienie,
05:25
Yeah, we understandzrozumieć that.
67
309475
4314
co teraz wydaje się jasne,
05:29
You won'tprzyzwyczajenie be surprisedzaskoczony to hearsłyszeć that if I take this circularokólnik magnetmagnes,
68
313789
4262
to nie zaskoczy was,
że jeśli użyję okrągłego magnesu,
05:33
in whichktóry the magneticmagnetyczny fieldpole is the samepodobnie all around,
69
318051
3968
w którym pole magnetyczne jest takie samo na całej powierzchni,
05:37
the superconductornadprzewodnik will be ablezdolny to freelyswobodnie rotateobracać się around the axis of the magnetmagnes.
70
322019
5936
nadprzewodnik zacznie swobodnie obracać się
wokół osi magnesu.
05:43
Why? Because as long as it rotatesobraca się, the lockingBlokowanie is maintainedutrzymywane.
71
327955
6024
Dzieje się tak, ponieważ dopóki się obraca,
doputy uwięzienie pozostaje zachowane.
05:49
You see? I can adjustdostosować and I can rotateobracać się the superconductornadprzewodnik.
72
333979
6026
Jak widzicie, mogę ruszać i obracać nadprzewodnikiem,
05:55
We have frictionlessbez tarcia motionruch. It is still levitatingLewitujący, but can moveruszaj się freelyswobodnie all around.
73
340005
6662
który porusza się nie wytwarzając tarcia.
Wciąż lewituje, ale może swobodnie się poruszać.
06:02
So, we have quantumkwant lockingBlokowanie and we can levitateunieść it on topTop of this magnetmagnes.
74
346667
9280
Więc nadprzewodnik jest w stanie uwięzienia kwantowego
i może unosić się nad magnesem.
06:11
But how manywiele fluxonsfluxons, how manywiele magneticmagnetyczny strandsnitki are there in a singlepojedynczy diskdysk like this?
75
355947
6496
Ale ile fluksonów,
ile pasm magnetycznych, znajduje się w takim krążku?
06:18
Well, we can calculateobliczać it, and it turnsskręca out, quitecałkiem a lot.
76
362443
2881
Jeśli to policzymy, to okaże się, że całkiem sporo.
06:21
One hundredsto billionmiliard strandsnitki of magneticmagnetyczny fieldpole insidewewnątrz this three-inchtrzy calowy diskdysk.
77
365324
7368
W tym 8 cm krążku mieści się
100 mld pasm pola magnetycznego.
06:28
But that's not the amazingniesamowity partczęść yetjeszcze, because there is something I haven'tnie mam told you yetjeszcze.
78
372692
4104
Ale nawet nie to jest najbardziej zaskakujące.
Opowiem wam coś jeszcze lepszego.
06:32
And, yeah, the amazingniesamowity partczęść is that this superconductornadprzewodnik that you see here
79
376796
5616
Najbardziej niesamowite jest, że ten nadprzewodnik
06:38
is only halfpół a micronMicron thickgruby. It's extremelyniezwykle thincienki.
80
382412
7525
ma tylko pół mikrona grubości.
Jest niesamowicie cienki.
06:45
And this extremelyniezwykle thincienki layerwarstwa is ablezdolny to levitateunieść more than 70,000 timesczasy its ownwłasny weightwaga.
81
389937
9562
Tak cienka warstewka jest w stanie
unieść ciężar 70.000 razy większy od swojej wagi.
06:55
It's a remarkableznakomity effectefekt. It's very strongsilny.
82
399499
5833
To niesamowity efekt. Bardzo silny.
07:01
Now, I can extendposzerzać this circularokólnik magnetmagnes,
83
405332
3577
Mogę rozciągnąć ten okrągły magnes
07:04
and make whatevercokolwiek tracktor I want.
84
408909
4781
i stworzyć taki tor, jaki tylko zechcę.
07:09
For exampleprzykład, I can make a largeduży circularokólnik railszyna here.
85
413690
3929
Na przykład, mogę zrobić duży, okrągły tor.
07:13
And when I placemiejsce the superconductingnadprzewodzące diskdysk on topTop of this railszyna,
86
417619
6883
Jeśli umieszczę nad nim krążek nadprzewodzący,
07:20
it movesporusza się freelyswobodnie.
87
424502
4109
zacznie poruszać się swobodnie.
07:24
(ApplauseAplauz)
88
428611
9381
(Brawa)
07:33
And again, that's not all. I can adjustdostosować its positionpozycja like this, and rotateobracać się,
89
437992
4741
Ale to jeszcze nie koniec.
Mogę zmienić jego położenie w ten sposób i obracać nim,
07:38
and it freelyswobodnie movesporusza się in this newNowy positionpozycja.
90
442733
6441
a on będzie swobodnie się poruszał
w nowym położeniu.
07:45
And I can even try a newNowy thing; let's try it for the first time.
91
449174
4438
Może nawet spróbuję czegoś całkiem nowego.
Robię to po raz pierwszy.
07:49
I can take this diskdysk and put it here,
92
453612
5944
Wezmę krążek i umieszczę go tutaj.
07:55
and while it staysgorset here -- don't moveruszaj się --
93
459556
2984
Niech tu zostanie - nie ruszaj się -
07:58
I will try to rotateobracać się the tracktor,
94
462540
6558
a ja w tym czasie spróbuję obrócić tor.
08:04
and hopefullyufnie, if I did it correctlyprawidłowo,
95
469098
2299
Jeśli dobrze to zrobiłem,
08:07
it staysgorset suspendedzawieszone.
96
471397
2143
krążek będzie dalej się unosił.
08:09
(ApplauseAplauz)
97
473540
9449
(Brawa)
08:18
You see, it's quantumkwant lockingBlokowanie, not levitationLewitacja.
98
482989
6841
Już wiecie, że to uwięzienie kwantowe, nie lewitacja.
08:25
Now, while I'll let it circulatekrążyć for a little more,
99
489830
4135
Pozwólcie, że podczas gdy mój nadprzewodnik
będzie się kręcił,
08:29
let me tell you a little bitkawałek about superconductorsnadprzewodniki.
100
493965
3703
opowiem wam trochę o nadprzewodnikach.
08:33
Now -- (LaughterŚmiech) --
101
497668
5546
Tak więc...
(Śmiech)
08:39
So we now know that we are ablezdolny to transfertransfer enormousogromny amountilość of currentsprądy insidewewnątrz superconductorsnadprzewodniki,
102
503214
7023
Wiemy już, że nadprzewodniki
mogą przewodzić ogromne ilości prądu.
08:46
so we can use them to produceprodukować strongsilny magneticmagnetyczny fieldspola,
103
510237
5223
A to oznacza,
że można dzięki nim uzyskać silne pola magnetyczne,
08:51
suchtaki as neededpotrzebne in MRIMRI machinesmaszyny, particlecząstka acceleratorsakceleratory and so on.
104
515460
5186
niezbędne np. w aparatach do rezonansu magnetycznego,
w akceleratorach cząstek, itd.
08:56
But we can alsorównież storesklep energyenergia usingza pomocą superconductorsnadprzewodniki,
105
520646
4560
W nadprzewodnikach możemy też
przechowywać energię,
09:01
because we have no dissipationrozpraszanie.
106
525206
1889
ponieważ nie ma zjawiska rozproszenia.
09:02
And we could alsorównież produceprodukować powermoc cablesKable, to transfertransfer enormousogromny amountskwoty of currentobecny betweenpomiędzy powermoc stationsstacje.
107
527095
7182
Moglibyśmy też wyprodukować kable przewodzące ogromne ilości prądu między elektrowniami.
09:10
ImagineWyobraź sobie you could back up a singlepojedynczy powermoc stationstacja with a singlepojedynczy superconductingnadprzewodzące cablekabel.
108
534277
9006
Wyobraźmy sobie, że zasilanie awaryjne elektrowni mógłby zapewnić jeden nadprzewodzący kabel.
09:19
But what is the futureprzyszłość of quantumkwant levitationLewitacja and quantumkwant lockingBlokowanie?
109
543283
4476
Jak wygląda przyszłość lewitacji kwantowej
i uwięzienia kwantowego?
09:23
Well, let me answerodpowiedź this simpleprosty questionpytanie by givingdający you an exampleprzykład.
110
547759
7139
Pozwólcie, że podam przykład.
09:30
ImagineWyobraź sobie you would have a diskdysk similarpodobny to the one I have here in my handdłoń,
111
554898
6413
Wyobraźcie sobie krążek podobny do tego,
8 cm średnicy.
09:37
three-inchtrzy calowy diameterśrednica, with a singlepojedynczy differenceróżnica.
112
561311
3879
Ale jedna rzecz go odróżnia.
09:41
The superconductingnadprzewodzące layerwarstwa, insteadzamiast of beingistota halfpół a micronMicron thincienki,
113
565190
5185
Warstwa nadprzewodnika
nie ma pół mikrona grubości, tylko 2 mm.
09:46
beingistota two millimetersmilimetry thincienki, quitecałkiem thincienki.
114
570375
3088
Wciąż niewiele.
09:49
This two-millimeter-thindwa milimetr cienki superconductingnadprzewodzące layerwarstwa could holdutrzymać 1,000 kilogramskilogramy, a smallmały carsamochód, in my handdłoń.
115
573463
10735
Taka 2 mm warstwa nadprzewodnika pozwoliłaby mi unieść 1,000 kg, czyli niewielki samochód, w dłoni.
10:00
AmazingNiesamowite. Thank you.
116
584198
3296
Nieprawdopodobne. Dziękuję.
10:03
(ApplauseAplauz)
117
587494
15080
(Brawa)
Translated by Anna Nabrdalik
Reviewed by Marta Krzeminska

▲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