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

Ako môže supertenký, trojpalcový disk zdvihnúť niečo 70 000-násobne ťažšie, ako je jeho hmotnosť? V strhujúcej, futuristickej ukážke Boaz Almog predvádza, ako jav, známy ako kvantové uzamykanie, umožňuje supravodivému disku vznášať sa ponad magnetickú trať – úplne bez trenia a s nulovou stratou 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 phenomenonjav you saw here for a briefkrátky momentmoment
0
9752
4318
Úkaz, ktorý ste tu na krátku chvíľu videli,
00:29
is calledvolal quantumkvantum levitationlevitácia and quantumkvantum lockingzamykanie.
1
14070
6389
sa nazýva kvantová levitácia a kvantové uzamknutie.
00:36
And the objectobjekt that was levitatingLevitující here
2
20459
3889
A objekt, ktorý tu levitoval,
00:40
is calledvolal a superconductorsupravodič.
3
24348
2001
sa nazýva supravodič.
00:42
SuperconductivitySuperconductivity is a quantumkvantum statestáť of matterzáležitosť,
4
26349
5592
Supravodivosť je kvantový stav hmoty
00:47
and it occursvyskytuje only belownižšie a certainistý criticalkritický temperatureteplota.
5
31941
4257
a objavuje sa iba pod určitou kritickou teplotou.
00:52
Now, it's quitecelkom an oldstarý phenomenonjav;
6
36198
2346
Je to celkom starý úkaz;
00:54
it was discoveredobjavené 100 yearsleta agopred.
7
38544
1766
bol objavený pred 100 rokmi.
00:56
HoweverAvšak, only recentlynedávno,
8
40310
2126
Avšak, iba posledne,
00:58
duespôsobený to severalniekoľko technologicaltechnologický advancementspokroky,
9
42436
2362
zásluhou niekoľkých technologických pokrokov,
01:00
we are now ableschopný to demonstratepreukázať to you
10
44798
2672
sme teraz schopní ukázať vám
01:03
quantumkvantum levitationlevitácia and quantumkvantum lockingzamykanie.
11
47470
3746
kvantovú levitáciu a kvantové uzamknutie.
01:07
So, a superconductorsupravodič is defineddefinovaný by two propertiesvlastnosti.
12
51216
5845
Takže, supravodič je definovaný dvoma vlastnosťami.
01:12
The first is zeronula electricalelektrický resistanceodpor,
13
57061
3456
Prvým
je nulový elektrický odpor
01:16
and the seconddruhý is the expulsionvyhostenie of a magneticmagnetický fieldlúka from the interiorinteriér of the superconductorsupravodič.
14
60517
6889
a druhým
je vypudzovanie magnetického poľa z vnútra supravodiča.
01:23
That soundszvuky complicatedkomplikovaný, right?
15
67406
2895
Znie to komplikovane, že?
01:26
But what is electricalelektrický resistanceodpor?
16
70301
2872
Ale čo je elektrický odpor?
01:29
So, electricityelektrina is the flowprietok of electronselektróny insidevnútri a materialmateriál.
17
73173
6249
Elektrina je prúdenie elektrónov v materiáli.
01:35
And these electronselektróny, while flowingtečúcou,
18
79422
3349
A ako tieto elektróny prúdia,
01:38
they collidekolidovať with the atomsatómy, and in these collisionskolízie
19
82771
2688
kolidujú s atómami a pri týchto kolíziách
01:41
they losestratiť a certainistý amountčiastka of energyenergie.
20
85459
2216
stratia určité množstvo energie.
01:43
And they dissipaterozptýliť this energyenergie in the formformulár of heatteplo, and you know that effectúčinok.
21
87675
5601
A túto energiu uvoľnia vo forme tepla, ten efekt poznáte.
01:49
HoweverAvšak, insidevnútri a superconductorsupravodič there are no collisionskolízie,
22
93276
5919
Avšak v supravodiči nie sú kolízie,
01:55
so there is no energyenergie dissipationodvod.
23
99195
4692
takže niet uvoľňovania energie.
01:59
It's quitecelkom remarkablepozoruhodný. Think about it.
24
103887
2981
Je to celkom pozoruhodné. Zamyslite sa nad tým.
02:02
In classicalKlasická physicsfyzika, there is always some frictiontrenie, some energyenergie lossstrata.
25
106868
5079
V klasickej fyzike vždy existuje nejaké trenie, nejaká strata energie.
02:07
But not here, because it is a quantumkvantum effectúčinok.
26
111947
4038
Ale tu nie, pretože je to kvantový efekt.
02:11
But that's not all, because superconductorssupravodiče don't like magneticmagnetický fieldspoľa.
27
116016
8686
Ale to nie je všetko, pretože supravodiče nemajú radi magnetické polia.
02:20
So a superconductorsupravodič will try to expelvyhostiť magneticmagnetický fieldlúka from the insidevnútri,
28
124702
4317
Takže supravodič sa pokúsi vylúčiť magnetické pole z vnútra
02:24
and it has the meansprostriedky to do that by circulatingv obehu currentsprúdy.
29
129019
6123
a má možnosť to urobiť cirkulujúcimi prúdmi.
02:31
Now, the combinationkombinácia of bothoboje effectsúčinky --
30
135142
2990
Kombináciou oboch efektov –
02:34
the expulsionvyhostenie of magneticmagnetický fieldspoľa and zeronula electricalelektrický resistanceodpor --
31
138132
6000
vylúčenie magnentických polí a nulový elektrický odpor –
02:40
is exactlypresne a superconductorsupravodič.
32
144132
3168
je práve supravodič.
02:43
But the pictureobrázok isn't always perfectperfektný, as we all know,
33
147300
4216
Ale táto predstava nie je vždy perfektná, ako všetci vieme,
02:47
and sometimesniekedy strandspramene of magneticmagnetický fieldlúka remainzostať insidevnútri the superconductorsupravodič.
34
151516
7385
a niekedy vlákna magnetického poľa ostávajú v supravodiči.
02:54
Now, underpod propersprávne conditionspodmienky, whichktorý we have here,
35
158901
3654
Za náležitých podmienok, ktoré tu máme,
02:58
these strandspramene of magneticmagnetický fieldlúka can be trappedpasce insidevnútri the superconductorsupravodič.
36
162555
5090
tieto vlákna magnetického poľa môžu byť uväznené v supravodiči.
03:03
And these strandspramene of magneticmagnetický fieldlúka insidevnútri the superconductorsupravodič,
37
167645
6257
A tieto vlákna magnetického poľa v supravodiči
03:09
they come in discreteoddelený quantitiesmnožstvá.
38
173902
2845
sa nachádzajú v oddelených množstvách.
03:12
Why? Because it is a quantumkvantum phenomenonjav. It's quantumkvantum physicsfyzika.
39
176747
3646
Prečo? Lebo je to kvantový jav. Je to kvantová fyzika.
03:16
And it turnszákruty out that they behavesprávať sa like quantumkvantum particlesčastice.
40
180393
3850
A ukazuje sa, že sa správajú ako kvantové častice.
03:20
In this moviefilm here, you can see how they flowprietok one by one discretelydiskrétne.
41
184243
5579
Tu, v tomto filme, môžete vidieť, ako prúdia oddelene jeden po druhom.
03:25
This is strandspramene of magneticmagnetický fieldlúka. These are not particlesčastice,
42
189822
3893
Toto sú vlákna magnetického poľa. Nie sú to častice,
03:29
but they behavesprávať sa like particlesčastice.
43
193715
4295
ale chovajú sa ako častice.
03:33
So, this is why we call this effectúčinok quantumkvantum levitationlevitácia and quantumkvantum lockingzamykanie.
44
198010
4194
Takže preto nazývame tento efekt kvantovou levitáciou a kvantových uzamykaním.
03:38
But what happensdeje to the superconductorsupravodič when we put it insidevnútri a magneticmagnetický fieldlúka?
45
202204
6063
Ale čo sa stane so supravodičom, keď ho dáme do magnetického poľa?
03:44
Well, first there are strandspramene of magneticmagnetický fieldlúka left insidevnútri,
46
208267
4585
Najprv tam ostanú vlákna magnetického poľa,
03:48
but now the superconductorsupravodič doesn't like them movingpohyblivý around,
47
212852
4120
ale supravodiču sa nepáči, keď sa pohybujú navôkol,
03:52
because theirich movementspohyby dissipaterozptýliť energyenergie,
48
216972
3448
pretože ich pohyb spotrebúva energiu,
03:56
whichktorý breaksprestávky the superconductivitysuperconductivity statestáť.
49
220420
2946
čo prerušuje stav supravodivosti.
03:59
So what it actuallyvlastne does, it lockszámky these strandspramene,
50
223366
4358
Takže v skutočnosti uzamkne tieto vlákna,
04:03
whichktorý are calledvolal fluxonsfluxons, and it lockszámky these fluxonsfluxons in placemiesto.
51
227724
5752
ktoré sa nazývajú fluxóny a zamkne tieto fluxóny na mieste.
04:09
And by doing that, what it actuallyvlastne does is lockingzamykanie itselfsám in placemiesto.
52
233476
6288
A tým sa vlastne sám uzamkne na mieste.
04:15
Why? Because any movementpohyb of the superconductorsupravodič will changezmena theirich placemiesto,
53
239764
9216
Prečo? Lebo každý pohyb supravodiča zmení ich miesto,
04:24
will changezmena theirich configurationKonfigurácia.
54
248980
1807
zmení ich konfiguráciu.
04:26
So we get quantumkvantum lockingzamykanie. And let me showšou you how this workspráce.
55
250787
5297
Takže dostávame kvantové uzamykanie. A ukážem vám, ako to funguje.
04:31
I have here a superconductorsupravodič, whichktorý I wrappedbalený up so it'dbolo by staypobyt coldchladný long enoughdosť.
56
256084
5760
Mám tu supravodič, ktorý je tak obalený, takže ostane chladný dostatočne dlho.
04:37
And when I placemiesto it on toptop of a regularpravidelný magnetmagnet,
57
261844
4464
A keď ho umiestnim na bežný magnet,
04:42
it just stayspobyty lockedzamknutý in midairvo vzduchu.
58
266308
3872
zostane uzamknutý vo vzduchu.
04:46
(ApplausePotlesk)
59
270180
4065
(potlesk)
04:50
Now, this is not just levitationlevitácia. It's not just repulsionodpor.
60
274245
4046
Toto nie je jednoducho levitácia. Nie je to odpudivosť.
04:54
I can rearrangeZmena usporiadania the fluxonsfluxons, and it will be lockedzamknutý in this newNový configurationKonfigurácia.
61
278291
5121
Môžem preskupiť fluxóny a bude to uzamknuté v tejto novej konfigurácii.
04:59
Like this, or movesťahovať it slightlytrochu to the right or to the left.
62
283412
4024
Takto, alebo pohnúť ho mierne doprava, alebo doľava.
05:03
So, this is quantumkvantum lockingzamykanie -- actuallyvlastne lockingzamykanie -- three-dimensionaltrojrozmerný lockingzamykanie of the superconductorsupravodič.
63
287436
7751
Takže toto je kvantové uzamykanie – skutočné uzamykanie – trojdimenzionálne uzamykanie supravodiča.
05:11
Of coursekurz, I can turnotočenie it upsidenahor down,
64
295187
2160
Samozrejme, môžem ho otočiť hore nohami
05:13
and it will remainzostať lockedzamknutý.
65
297347
2906
a ostane uzamknutý.
05:16
Now, now that we understandrozumieť that this so-calledtakzvaný levitationlevitácia is actuallyvlastne lockingzamykanie,
66
300253
9222
Teraz, keď chápeme, že táto takzvaná levitácia je vlastne uzamykanie,
05:25
Yeah, we understandrozumieť that.
67
309475
4314
áno, chápeme to,
05:29
You won'tnebude be surprisedprekvapený to hearpočuť that if I take this circularkruhový magnetmagnet,
68
313789
4262
nebudete prekvapení, keď poviem, že ak vezmem tento kruhový magnet,
05:33
in whichktorý the magneticmagnetický fieldlúka is the samerovnaký all around,
69
318051
3968
v ktorom je magnetické pole všade rovnaké,
05:37
the superconductorsupravodič will be ableschopný to freelyvoľne rotatetočiť sa around the axisos of the magnetmagnet.
70
322019
5936
supravodič bude schopný voľne rotovať po osi magnetu.
05:43
Why? Because as long as it rotatesrotuje, the lockingzamykanie is maintainedzachovaná.
71
327955
6024
Prečo? Pretože pokiaľ rotuje, uzamknutie je zachované.
05:49
You see? I can adjustnastaviť and I can rotatetočiť sa the superconductorsupravodič.
72
333979
6026
Vidíte? Môžem supravodič upraviť a môžem ho rotovať.
05:55
We have frictionlessbez trenia motionpohyb. It is still levitatingLevitující, but can movesťahovať freelyvoľne all around.
73
340005
6662
Máme pohyb bez trenia. Stále levituje, ale môže sa pohybovať všade voľne.
06:02
So, we have quantumkvantum lockingzamykanie and we can levitatelevitovať it on toptop of this magnetmagnet.
74
346667
9280
Takže máme kvantové uzamykanie a môžeme ho levitovať na tomto magnete.
06:11
But how manyveľa fluxonsfluxons, how manyveľa magneticmagnetický strandspramene are there in a singlejednoposteľová diskdisk like this?
75
355947
6496
Ale koľko fluxónov, koľko magnetických vlákien existuje v jedinom disku, ako je tento?
06:18
Well, we can calculatevypočítať it, and it turnszákruty out, quitecelkom a lot.
76
362443
2881
Môžeme to spočítať a ukazuje sa, že je to dosť veľa.
06:21
One hundredsto billionmiliardy strandspramene of magneticmagnetický fieldlúka insidevnútri this three-inchtri palce diskdisk.
77
365324
7368
Sto miliárd vlákien magnetického poľa v tomto trojpalcovom disku (7,62cm).
06:28
But that's not the amazingúžasný partčasť yetešte, because there is something I haven'tnemajú told you yetešte.
78
372692
4104
Ale to ešte nie je tá úžasná časť, pretože som vám ešte čosi nepovedal.
06:32
And, yeah, the amazingúžasný partčasť is that this superconductorsupravodič that you see here
79
376796
5616
A, áno, úžasná časť je, že tento supravodič, ktorý tu vidíte,
06:38
is only halfpolovičná a micronMicron thicktučný. It's extremelynesmierne thintenký.
80
382412
7525
je iba pol mikrónu hrubý. Je extrémne tenký.
06:45
And this extremelynesmierne thintenký layervrstva is ableschopný to levitatelevitovať more than 70,000 timesdoba its ownvlastný weightzávažia.
81
389937
9562
A táto extrémne tenká vrstva je schopná zdvihnúť viac ako 70 000-násobok vlastnej váhy.
06:55
It's a remarkablepozoruhodný effectúčinok. It's very strongsilný.
82
399499
5833
Je to pozoruhodný efekt. Je veľmi silný.
07:01
Now, I can extendpredĺžiť this circularkruhový magnetmagnet,
83
405332
3577
Ďalej, môžem predĺžiť tento magnet
07:04
and make whateverHocičo trackstopa I want.
84
408909
4781
a urobiť akúkoľvek trať, akú chcem.
07:09
For examplepríklad, I can make a largeveľký circularkruhový railkoľajnice here.
85
413690
3929
Napríklad, môžem urobiť túto veľkú kruhovú trať.
07:13
And when I placemiesto the superconductingsupravodivých diskdisk on toptop of this railkoľajnice,
86
417619
6883
A keď umiestnim supravodivý disk na túto trať,
07:20
it movespohyby freelyvoľne.
87
424502
4109
pohybuje sa voľne.
07:24
(ApplausePotlesk)
88
428611
9381
(potlesk)
07:33
And again, that's not all. I can adjustnastaviť its positionpozície like this, and rotatetočiť sa,
89
437992
4741
A znova, to nie je všetko. Môžem upraviť jeho pozíciu, takto, a rotovať
07:38
and it freelyvoľne movespohyby in this newNový positionpozície.
90
442733
6441
a on sa voľne pohybuje v tejto novej pozícii.
07:45
And I can even try a newNový thing; let's try it for the first time.
91
449174
4438
A môžem tiež vyskúšať novú vec; vyskúšajme to po prvý krát.
07:49
I can take this diskdisk and put it here,
92
453612
5944
Môžem vziať tento disk a dať ho sem
07:55
and while it stayspobyty here -- don't movesťahovať --
93
459556
2984
a kým tu ostáva – nehýb sa –
07:58
I will try to rotatetočiť sa the trackstopa,
94
462540
6558
pokúsim sa otočiť trať
08:04
and hopefullydúfajme, if I did it correctlysprávne,
95
469098
2299
a snáď, ak som to urobil správne,
08:07
it stayspobyty suspendedpozastavené.
96
471397
2143
ostane zavesený.
08:09
(ApplausePotlesk)
97
473540
9449
(potlesk)
08:18
You see, it's quantumkvantum lockingzamykanie, not levitationlevitácia.
98
482989
6841
Vidíte, je to kvantové uzamykanie, nie levitácia.
08:25
Now, while I'll let it circulatecirkuláciu for a little more,
99
489830
4135
Kým to nechám ešte trochu obiehať,
08:29
let me tell you a little bittrocha about superconductorssupravodiče.
100
493965
3703
poviem vám niečo o supravodičoch.
08:33
Now -- (LaughterSmiech) --
101
497668
5546
(smiech)
08:39
So we now know that we are ableschopný to transferprevod enormousobrovský amountčiastka of currentsprúdy insidevnútri superconductorssupravodiče,
102
503214
7023
Teraz vieme, že sme v supravodičoch schopní prenášať enormné veľkosti prúdov,
08:46
so we can use them to producevyrobiť strongsilný magneticmagnetický fieldspoľa,
103
510237
5223
takže ich môžeme použiť na vytvorenie silných magnetických polí,
08:51
suchtaký as neededpotrebný in MRIMRI machinesstroje, particlečastice acceleratorsurýchľovače and so on.
104
515460
5186
ktoré sú potrebné v prístrojoch na mag. rezonanciu, v časticových urýchľovačoch a tak ďalej.
08:56
But we can alsotaktiež storesklad energyenergie usingpoužitím superconductorssupravodiče,
105
520646
4560
Ale tiež môžeme skladovať energiu použitím supravodičov,
09:01
because we have no dissipationodvod.
106
525206
1889
pretože nemáme žiadnu uvoľňovanie.
09:02
And we could alsotaktiež producevyrobiť powermoc cableskáble, to transferprevod enormousobrovský amountsmnožstvo of currentprúd betweenmedzi powermoc stationsstanice.
107
527095
7182
A tiež by sme mohli vyrobiť káble na prenos obrovských prúdov medzi elektrickými stanicami.
09:10
ImaginePredstavte si you could back up a singlejednoposteľová powermoc stationstanice with a singlejednoposteľová superconductingsupravodivých cablekábel.
108
534277
9006
Predstavte si, že by ste mohli zálohovať jednu elektrickú stanicu s jediným supravodivým káblom.
09:19
But what is the futurebudúcnosť of quantumkvantum levitationlevitácia and quantumkvantum lockingzamykanie?
109
543283
4476
Ale aká je budúcnosť kvantovej levitácie a kvantového uzamykania?
09:23
Well, let me answerodpoveď this simpleprostý questionotázka by givingdávať you an examplepríklad.
110
547759
7139
Odpoviem na túto jednoduchú otázku tým, že vám dám príklad.
09:30
ImaginePredstavte si you would have a diskdisk similarpodobný to the one I have here in my handručné,
111
554898
6413
Predstavte si, že by ste mali disk podobný tomu, ktorý mám tu v ruke,
09:37
three-inchtri palce diameterpriemer, with a singlejednoposteľová differencerozdiel.
112
561311
3879
s priemerom tri palce, s jediným rozdielom.
09:41
The superconductingsupravodivých layervrstva, insteadnamiesto of beingbytia halfpolovičná a micronMicron thintenký,
113
565190
5185
Vrstva supravodiča by bola hrubá namiesto pol mikrónu
09:46
beingbytia two millimetersmilimetrov thintenký, quitecelkom thintenký.
114
570375
3088
dva milimetre, celkom tenká.
09:49
This two-millimeter-thindva-milimeter-tenké superconductingsupravodivých layervrstva could holdvydržať 1,000 kilogramskilogramov, a smallmalý carauto, in my handručné.
115
573463
10735
Táto dvojmilimetrová vrstva supravodiča by mohla udržať 1000 kilogramov, malé auto, v mojej ruke.
10:00
AmazingÚžasné. Thank you.
116
584198
3296
Úžasné. Ďakujem.
10:03
(ApplausePotlesk)
117
587494
15080
(potlesk)
Translated by Peter Štrba
Reviewed by Igor Lalík

▲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