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

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Boaz Almog | Speaker | TED.com
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Boaz Almog: The levitating superconductor

Boaz Almog: O supercondutor que levita

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2,644,569 views

Como é que um disco super fino, de 8 cm de diâmetro consegue pôr a levitar cerca de 70 000 vezes o seu próprio peso? Numa demonstração hipnotizante e futurista, Boaz Almog mostra como um fenómeno conhecido por travamento quântico permite que um disco supercondutor flutue sobre um carril eletromagnético — totalmente sem fricção e com perda de energia zero.
- Quantum Researcher
Boaz Almog uses quantum physics to levitate and trap objects in midair. Call it "quantum levitation." Full bio

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00:25
The phenomenonfenômeno you saw here for a briefbreve momentmomento
0
9752
4318
O fenómeno que viram aqui,
por um breve momento
00:29
is calledchamado quantumquantum levitationlevitação and quantumquantum lockingbloqueio.
1
14070
6389
chama-se levitação quântica
e travamento quântico.
00:36
And the objectobjeto that was levitatinglevitando here
2
20459
3889
O objeto que estava aqui a levitar
00:40
is calledchamado a superconductorsupercondutor.
3
24348
2001
chama-se um supercondutor.
00:42
SuperconductivitySupercondutividade is a quantumquantum stateEstado of matterimportam,
4
26349
5592
A supercondutividade é
um estado quântico da matéria
00:47
and it occursocorre only belowabaixo a certaincerto criticalcrítico temperaturetemperatura.
5
31941
4257
e ocorre apenas abaixo
de certa temperatura crítica.
00:52
Now, it's quitebastante an oldvelho phenomenonfenômeno;
6
36198
2346
É um fenómeno antigo.
00:54
it was discovereddescobriu 100 yearsanos agoatrás.
7
38544
1766
Foi descoberto há 100 anos.
00:56
HoweverNo entanto, only recentlyrecentemente,
8
40310
2126
Mas só recentemente,
00:58
duevencimento to severalde várias technologicaltecnológica advancementsavanços,
9
42436
2362
graças a vários avanços tecnológicos,
01:00
we are now ablecapaz to demonstratedemonstrar to you
10
44798
2672
estamos aptos a demonstrar
01:03
quantumquantum levitationlevitação and quantumquantum lockingbloqueio.
11
47470
3746
a levitação quântica
e o travamento quântico.
01:07
So, a superconductorsupercondutor is defineddefiniram by two propertiespropriedades.
12
51216
5845
Um supercondutor é definido
por duas propriedades.
01:12
The first is zerozero electricalelétrico resistanceresistência,
13
57061
3456
A primeira é a resistência elétrica zero.
01:16
and the secondsegundo is the expulsionexpulsão of a magneticmagnético fieldcampo from the interiorinterior of the superconductorsupercondutor.
14
60517
6889
A segunda é a expulsão dum campo magnético
do interior do supercondutor.
01:23
That soundssoa complicatedcomplicado, right?
15
67406
2895
Isto parece complicado, não é?
01:26
But what is electricalelétrico resistanceresistência?
16
70301
2872
Afinal, o que é a resistência elétrica?
01:29
So, electricityeletricidade is the flowfluxo of electronselétrons insidedentro a materialmaterial.
17
73173
6249
A eletricidade é o fluxo de eletrões
no interior de um material.
01:35
And these electronselétrons, while flowingfluindo,
18
79422
3349
Esses eletrões, que circulam,
01:38
they collidecolidir with the atomsátomos, and in these collisionscolisões
19
82771
2688
colidem com os átomos e, nessas colisões,
01:41
they loseperder a certaincerto amountmontante of energyenergia.
20
85459
2216
perdem uma certa quantidade de energia.
01:43
And they dissipatedissipar this energyenergia in the formFormato of heatcalor, and you know that effectefeito.
21
87675
5601
Dissipam essa energia sob a forma de calor
— todos conhecemos esse efeito.
01:49
HoweverNo entanto, insidedentro a superconductorsupercondutor there are no collisionscolisões,
22
93276
5919
No entanto, dentro de um supercondutor
não existem colisões,
01:55
so there is no energyenergia dissipationdissipação de.
23
99195
4692
logo, não existe dissipação de energia.
01:59
It's quitebastante remarkablenotável. Think about it.
24
103887
2981
É espantoso. Pensem nisso.
02:02
In classicalclássica physicsfísica, there is always some frictionfricção, some energyenergia lossperda.
25
106868
5079
Na física clássica, existe sempre
alguma fricção, alguma perda de energia.
02:07
But not here, because it is a quantumquantum effectefeito.
26
111947
4038
Mas aqui não, porque se trata
de um efeito quântico.
02:11
But that's not all, because superconductorssupercondutores don't like magneticmagnético fieldsCampos.
27
116016
8686
Mas isso não é tudo,
porque os supercondutores
não gostam de campos magnéticos.
Por isso, um supercondutor vai tentar
expelir o campo magnético do seu interior
02:20
So a superconductorsupercondutor will try to expelexpelir magneticmagnético fieldcampo from the insidedentro,
28
124702
4317
02:24
and it has the meanssignifica to do that by circulatingde circulação currentscorrentes.
29
129019
6123
e vai fazer isso através
de correntes circulantes.
02:31
Now, the combinationcombinação of bothambos effectsefeitos --
30
135142
2990
A combinação dos dois efeitos
02:34
the expulsionexpulsão of magneticmagnético fieldsCampos and zerozero electricalelétrico resistanceresistência --
31
138132
6000
— a expulsão de campos magnéticos
e a resistência elétrica zero —
02:40
is exactlyexatamente a superconductorsupercondutor.
32
144132
3168
é exatamente o que constitui
um supercondutor.
02:43
But the picturecenário isn't always perfectperfeito, as we all know,
33
147300
4216
Mas nada é perfeito,
como todos sabemos.
02:47
and sometimesas vezes strandsvertentes of magneticmagnético fieldcampo remainpermanecer insidedentro the superconductorsupercondutor.
34
151516
7385
Às vezes permanecem resquícios
de campos magnéticos
dentro do supercondutor.
02:54
Now, undersob properadequada conditionscondições, whichqual we have here,
35
158901
3654
Se houver boas condições,
como as que temos aqui,
02:58
these strandsvertentes of magneticmagnético fieldcampo can be trappedpreso insidedentro the superconductorsupercondutor.
36
162555
5090
esses resquícios de campo magnético
podem ficar presos dentro do supercondutor.
03:03
And these strandsvertentes of magneticmagnético fieldcampo insidedentro the superconductorsupercondutor,
37
167645
6257
Esses resquícios de campo magnético
dentro do supercondutor,
03:09
they come in discretediscreto quantitiesquantidades.
38
173902
2845
aparecem em quantidades discretas.
03:12
Why? Because it is a quantumquantum phenomenonfenômeno. It's quantumquantum physicsfísica.
39
176747
3646
Porquê? Porque é um fenómeno quântico,
é física quântica.
03:16
And it turnsgira out that they behavecomporte-se like quantumquantum particlespartículas.
40
180393
3850
Portanto, comportam-se
como partículas quânticas.
03:20
In this moviefilme here, you can see how they flowfluxo one by one discretelydiscretamente.
41
184243
5579
Neste filme, podem ver como eles passam
um por um discretamente.
São resquícios de campo magnético.
03:25
This is strandsvertentes of magneticmagnético fieldcampo. These are not particlespartículas,
42
189822
3893
Não são partículas,
mas comportam-se como partículas.
03:29
but they behavecomporte-se like particlespartículas.
43
193715
4295
03:33
So, this is why we call this effectefeito quantumquantum levitationlevitação and quantumquantum lockingbloqueio.
44
198010
4194
É por isso que chamamos a este efeito
levitação quântica e travamento quântico.
03:38
But what happensacontece to the superconductorsupercondutor when we put it insidedentro a magneticmagnético fieldcampo?
45
202204
6063
Que acontece com o supercondutor quando
o colocamos dentro de um campo magnético?
03:44
Well, first there are strandsvertentes of magneticmagnético fieldcampo left insidedentro,
46
208267
4585
Primeiro, continua a haver lá dentro
resquícios de campo magnético,
03:48
but now the superconductorsupercondutor doesn't like them movingmovendo-se around,
47
212852
4120
mas agora o supercondutor
não gosta que eles se movimentem,
03:52
because theirdeles movementsmovimentos dissipatedissipar energyenergia,
48
216972
3448
porque esses movimentos dissipam energia,
03:56
whichqual breaksrompe the superconductivitysupercondutividade stateEstado.
49
220420
2946
o que quebra o estado
de supercondutividade.
03:59
So what it actuallyna realidade does, it locksfechaduras these strandsvertentes,
50
223366
4358
Então, ele trava esses resquícios,
que se chamam fluxões
04:03
whichqual are calledchamado fluxonsfluxons, and it locksfechaduras these fluxonsfluxons in placeLugar, colocar.
51
227724
5752
e trava esses fluxões no seu lugar.
04:09
And by doing that, what it actuallyna realidade does is lockingbloqueio itselfem si in placeLugar, colocar.
52
233476
6288
Ao fazer isso, ele trava-se
a si mesmo no seu lugar.
04:15
Why? Because any movementmovimento of the superconductorsupercondutor will changemudança theirdeles placeLugar, colocar,
53
239764
9216
Porquê? Porque qualquer movimento
do supercondutor mudará
o lugar dos fluxões,
04:24
will changemudança theirdeles configurationconfiguração.
54
248980
1807
mudará a configuração deles.
04:26
So we get quantumquantum lockingbloqueio. And let me showexposição you how this workstrabalho.
55
250787
5297
Temos portanto um travamento quântico.
Vou mostrar como é que funciona.
04:31
I have here a superconductorsupercondutor, whichqual I wrappedembrulhado up so it'dseria stayfique coldfrio long enoughsuficiente.
56
256084
5760
Tenho aqui um supercondutor, que embrulhei
para que fique frio por tempo suficiente.
04:37
And when I placeLugar, colocar it on toptopo of a regularregular magnetÍman em forma de,
57
261844
4464
Quando o coloco em cima de um imã vulgar,
04:42
it just staysfica lockedtrancado in midairno ar.
58
266308
3872
ele fica travado no ar.
04:46
(ApplauseAplausos)
59
270180
4065
(Aplausos)
04:50
Now, this is not just levitationlevitação. It's not just repulsionrepulsão.
60
274245
4046
Atenção, isto não é apenas levitação.
Não é apenas repulsão.
04:54
I can rearrangereorganizar the fluxonsfluxons, and it will be lockedtrancado in this newNovo configurationconfiguração.
61
278291
5121
Eu posso rearranjar os fluxões
e ele fica travado nessa nova configuração.
04:59
Like this, or movemover it slightlylevemente to the right or to the left.
62
283412
4024
Deste modo, ou movendo-o um pouco
para direita ou para a esquerda.
05:03
So, this is quantumquantum lockingbloqueio -- actuallyna realidade lockingbloqueio -- three-dimensionaltridimensional lockingbloqueio of the superconductorsupercondutor.
63
287436
7751
Isto é travamento quântico,
um verdadeiro travamento
dum superconductor tridimensional.
05:11
Of coursecurso, I can turnvirar it upsideparte de cima down,
64
295187
2160
Claro, posso virá-lo de cabeça para baixo
05:13
and it will remainpermanecer lockedtrancado.
65
297347
2906
e ele vai continuar travado.
05:16
Now, now that we understandCompreendo that this so-calledassim chamado levitationlevitação is actuallyna realidade lockingbloqueio,
66
300253
9222
Agora que já percebemos
que esta aparente levitação
é na verdade um travamento
05:25
Yeah, we understandCompreendo that.
67
309475
4314
— sim, já percebemos isso —
05:29
You won'tnão vai be surprisedsurpreso to hearouvir that if I take this circularcircular magnetÍman em forma de,
68
313789
4262
não vão ficar admirados
por ouvir dizer que,
se eu agarrar neste imã circular,
05:33
in whichqual the magneticmagnético fieldcampo is the samemesmo all around,
69
318051
3968
em que o campo magnético
é o mesmo em toda a volta,
05:37
the superconductorsupercondutor will be ablecapaz to freelylivremente rotaterodar around the axiseixo of the magnetÍman em forma de.
70
322019
5936
o supercondutor poderá rodar livremente
em torno do eixo do imã.
05:43
Why? Because as long as it rotatesgira, the lockingbloqueio is maintainedmantida.
71
327955
6024
Porquê? Porque, enquanto ele roda,
mantém-se o travamento.
05:49
You see? I can adjustajustar and I can rotaterodar the superconductorsupercondutor.
72
333979
6026
Estão a ver? Posso ajustar
e rodar o supercondutor.
05:55
We have frictionlesssem atrito motionmovimento. It is still levitatinglevitando, but can movemover freelylivremente all around.
73
340005
6662
Temos movimento sem fricção.
Ainda está a levitar,
mas pode mover-se livremente.
06:02
So, we have quantumquantum lockingbloqueio and we can levitatelevitar it on toptopo of this magnetÍman em forma de.
74
346667
9280
Temos pois travamento quântico
e podemos levitá-lo por cima deste imã.
06:11
But how manymuitos fluxonsfluxons, how manymuitos magneticmagnético strandsvertentes are there in a singlesolteiro diskdisco like this?
75
355947
6496
Mas quantos fluxões, quantos resquícios
magnéticos existem num disco como este?
06:18
Well, we can calculatecalcular it, and it turnsgira out, quitebastante a lot.
76
362443
2881
Podemos fazer um cálculo,
e obtemos um número muito grande.
06:21
One hundredcem billionbilhão strandsvertentes of magneticmagnético fieldcampo insidedentro this three-inchtrês polegadas diskdisco.
77
365324
7368
Cem mil milhões de resquícios
de campo magnético
dentro deste disco de 8 cm.
06:28
But that's not the amazingsurpreendente partparte yetainda, because there is something I haven'tnão tem told you yetainda.
78
372692
4104
Mas esta não é a parte mais espantosa,
porque há uma coisa
que eu ainda não contei.
06:32
And, yeah, the amazingsurpreendente partparte is that this superconductorsupercondutor that you see here
79
376796
5616
(Risos)
A parte espantosa é que
este supercondutor que aqui veem
06:38
is only halfmetade a micronmícron thickGrosso. It's extremelyextremamente thinfino.
80
382412
7525
tem uma espessura de apenas meio mícron.
É extremamente fino.
Este disco extremamente fino
consegue pôr a levitar
06:45
And this extremelyextremamente thinfino layercamada is ablecapaz to levitatelevitar more than 70,000 timesvezes its ownpróprio weightpeso.
81
389937
9562
mais de 70 000 vezes
o seu próprio peso.
06:55
It's a remarkablenotável effectefeito. It's very strongForte.
82
399499
5833
É um efeito espantoso. É muito forte.
07:01
Now, I can extendampliar this circularcircular magnetÍman em forma de,
83
405332
3577
Ora bem, eu posso estender
este imã circular
07:04
and make whatevertanto faz trackpista I want.
84
408909
4781
e fazer o caminho que eu quiser.
Por exemplo, posso fazer aqui
um grande carril circular.
07:09
For exampleexemplo, I can make a largeampla circularcircular railtrilho here.
85
413690
3929
07:13
And when I placeLugar, colocar the superconductingsupercondutores diskdisco on toptopo of this railtrilho,
86
417619
6883
Quando coloco este disco supercondutor
por cima deste carril,
07:20
it movesse move freelylivremente.
87
424502
4109
ele move-se livremente.
07:24
(ApplauseAplausos)
88
428611
9381
(Aplausos)
07:33
And again, that's not all. I can adjustajustar its positionposição like this, and rotaterodar,
89
437992
4741
Mais uma vez, isto não é tudo.
Posso ajustar assim a sua posição e rodar.
07:38
and it freelylivremente movesse move in this newNovo positionposição.
90
442733
6441
Ele move-se livremente nessa nova posição.
07:45
And I can even try a newNovo thing; let's try it for the first time.
91
449174
4438
Posso até tentar uma coisa nova.
Vou tentá-la pela primeira vez.
07:49
I can take this diskdisco and put it here,
92
453612
5944
Posso agarrar neste disco
e colocá-lo aqui.
07:55
and while it staysfica here -- don't movemover --
93
459556
2984
Enquanto ele fica aqui — não te mexas —
07:58
I will try to rotaterodar the trackpista,
94
462540
6558
vou tentar rodar o carril.
08:04
and hopefullyesperançosamente, if I did it correctlycorretamente,
95
469098
2299
Segundo espero, se o fiz corretamente,
08:07
it staysfica suspendedsuspenso.
96
471397
2143
ele continua suspenso.
08:09
(ApplauseAplausos)
97
473540
9449
(Aplausos)
08:18
You see, it's quantumquantum lockingbloqueio, not levitationlevitação.
98
482989
6841
Estão a ver, é travamento quântico,
não é levitação.
08:25
Now, while I'll let it circulatecircular for a little more,
99
489830
4135
Enquanto o deixo circular mais um pouco,
08:29
let me tell you a little bitpouco about superconductorssupercondutores.
100
493965
3703
vou falar um pouco de supercondutores.
08:33
Now -- (LaughterRiso) --
101
497668
5546
(Risos)
08:39
So we now know that we are ablecapaz to transfertransferir enormousenorme amountmontante of currentscorrentes insidedentro superconductorssupercondutores,
102
503214
7023
Sabemos agora que conseguimos transferir
uma enorme quantidade de corrente
no interior dos supercondutores.
08:46
so we can use them to produceproduzir strongForte magneticmagnético fieldsCampos,
103
510237
5223
Podemos usá-la para produzir
campos magnéticos fortes,
08:51
suchtal as needednecessário in MRIRESSONÂNCIA MAGNÉTICA machinesmáquinas, particlepartícula acceleratorsaceleradores and so on.
104
515460
5186
como os que são necessários
nas máquinas de RMI,
nos aceleradores de partículas e outros.
08:56
But we can alsoAlém disso storeloja energyenergia usingusando superconductorssupercondutores,
105
520646
4560
Mas podemos também armazenar energia
usando os supercondutores,
09:01
because we have no dissipationdissipação de.
106
525206
1889
porque não temos dissipação.
09:02
And we could alsoAlém disso produceproduzir powerpoder cablescabos, to transfertransferir enormousenorme amountsvalores of currentatual betweenentre powerpoder stationsestações.
107
527095
7182
Podemos também produzir
cabos de alimentação,
para transferir enormes quantidades
de corrente entre as centrais elétricas.
09:10
ImagineImagine you could back up a singlesolteiro powerpoder stationestação with a singlesolteiro superconductingsupercondutores cablecabo.
108
534277
9006
Imaginem podermos alimentar
uma central elétrica inteira
com um único cabo supercondutor.
09:19
But what is the futurefuturo of quantumquantum levitationlevitação and quantumquantum lockingbloqueio?
109
543283
4476
Qual é o futuro da levitação quântica
e do travamento quânticos?
09:23
Well, let me answerresponda this simplesimples questionquestão by givingdando you an exampleexemplo.
110
547759
7139
Vou responder a esta pergunta simples
dando um exemplo.
09:30
ImagineImagine you would have a diskdisco similarsemelhante to the one I have here in my handmão,
111
554898
6413
Imaginem que têm um disco semelhante
ao que tenho aqui na minha mão,
09:37
three-inchtrês polegadas diameterdiâmetro, with a singlesolteiro differencediferença.
112
561311
3879
com 8 cm de diâmetro,
com uma única diferença.
09:41
The superconductingsupercondutores layercamada, insteadem vez de of beingser halfmetade a micronmícron thinfino,
113
565190
5185
A camada supercondutora,
em vez de ter meio mícron de espessura,
09:46
beingser two millimetersmilímetros thinfino, quitebastante thinfino.
114
570375
3088
tem dois milímetros de largura,
bastante delgado.
09:49
This two-millimeter-thindois milímetros-fina superconductingsupercondutores layercamada could holdaguarde 1,000 kilogramsquilogramas, a smallpequeno carcarro, in my handmão.
115
573463
10735
Essa camada supercondutora
de dois milímetros de espessura
pode aguentar 1000 quilos
— um carrito pequeno — na minha mão.
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AmazingIncrível. Thank you.
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Incrível!
Obrigado.
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Translated by Melissa Mendes
Reviewed by Margarida Ferreira

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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

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Boaz Almog | Speaker | TED.com