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

TEDGlobal 2012

Boaz Almog: The levitating superconductor

ボアズ・アルモグが超伝導体を浮遊させる

Filmed: 2012-06-30

Readability: 4.6

2,644,569 views

驚く程に薄い、直径7.5cm 程のディスクがどうやって自身の７万倍以上の重量を持つものを浮遊させることができるのでしょうか？未来的な実演でボアズ・アルモグは、量子固定と呼ばれる現象が超伝導体のディスクを磁石製の線路上に浮遊させる仕組みを説明します。摩擦やエネルギー損失全く無しに浮遊する様子は見る人の目を釘付けにします。

Boaz Almog - 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 phenomenon現象 you saw here for a brief簡潔な moment瞬間

0

9752

4318

ほんの一瞬ご覧になられた現象は

00:29

is calledと呼ばれる quantum量子 levitation浮上 and quantum量子 lockingロック.

1

14070

6389

量子浮揚と量子固定と呼ばれています

00:36

And the objectオブジェクト that was levitating浮上する here

2

20459

3889

ここに浮遊していた物体は

00:40

is calledと呼ばれる a superconductor超伝導体.

3

24348

2001

超電導体と呼ばれるものです

00:42

Superconductivity超伝導 is a quantum量子 state状態 of matter問題,

4

26349

5592

超電導では物質は量子状態にあり

00:47

and it occurs発生する only below以下 a certainある criticalクリティカルな temperature温度.

5

31941

4257

特定の臨界温度以下でしか
この現象は起きません

00:52

Now, it's quiteかなり an old古い phenomenon現象;

6

36198

2346

これ自体は昔から知られた現象です

00:54

it was discovered発見された 100 years年 ago前.

7

38544

1766

100年前に発見されました

00:56

Howeverしかしながら, only recently最近,

8

40310

2126

しかし最近の

00:58

due支払う to severalいくつかの technological技術的 advancements進歩,

9

42436

2362

いくつかの技術の進歩によって

01:00

we are now ableできる to demonstrate実証する to you

10

44798

2672

こうやって皆さんに

01:03

quantum量子 levitation浮上 and quantum量子 lockingロック.

11

47470

3746

量子浮揚と量子固定について
披露できるようになりました

01:07

So, a superconductor超伝導体 is defined定義された by two propertiesプロパティ.

12

51216

5845

超電導体は２つの特性によって定義されます

01:12

The first is zeroゼロ electrical電気 resistance抵抗,

13

57061

3456

一つ目は電気抵抗がゼロであること

01:16

and the second二番 is the expulsion追放 of a magnetic磁気 fieldフィールド from the interiorインテリア of the superconductor超伝導体.

14

60517

6889

二つ目は超電導体の内部から
磁界を排除することです

01:23

That sounds音 complicated複雑な, right?

15

67406

2895

複雑に聞こえますよね

01:26

But what is electrical電気 resistance抵抗?

16

70301

2872

では電気抵抗とは何でしょうか？

01:29

So, electricity電気 is the flowフロー of electrons電子 inside内部 a material材料.

17

73173

6249

電気とは物質の中の電子の流れです

01:35

And these electrons電子, while flowing流れる,

18

79422

3349

これらの電子が流れる中で

01:38

they collide衝突する with the atoms原子, and in these collisions衝突

19

82771

2688

原子と衝突しますがこの衝突によって

01:41

they lose失う a certainある amount量 of energyエネルギー.

20

85459

2216

いくらかエネルギーを失います

01:43

And they dissipate消散する this energyエネルギー in the form形 of heat熱, and you know that effect効果.

21

87675

5601

このエネルギーはご存知のように
熱という形で消失します

01:49

Howeverしかしながら, inside内部 a superconductor超伝導体 there are no collisions衝突,

22

93276

5919

しかし超電導体の中では
衝突は起きないのです

01:55

so there is no energyエネルギー dissipation散逸.

23

99195

4692

従ってエネルギーの消失もありません

01:59

It's quiteかなり remarkable顕著. Think about it.

24

103887

2981

驚くべきことです
考えてみてください

02:02

In classicalクラシック physics物理, there is always some friction摩擦, some energyエネルギー loss損失.

25

106868

5079

古典物理学ではなんらかの摩擦に伴う
エネルギーの消失があります

02:07

But not here, because it is a quantum量子 effect効果.

26

111947

4038

しかしここではそれはありません
これは量子効果だからです

02:11

But that's not all, because superconductors超伝導体 don't like magnetic磁気 fieldsフィールド.

27

116016

8686

それだけではありません
超伝導体は磁界を好まないため

02:20

So a superconductor超伝導体 will try to expel追放 magnetic磁気 fieldフィールド from the inside内部,

28

124702

4317

循環電流によって

02:24

and it has the means手段 to do that by circulating循環する currents電流.

29

129019

6123

内部から磁界を排除しようとします

02:31

Now, the combination組み合わせ of bothどちらも effects効果 --

30

135142

2990

このように二つの現象の組み合わせである

02:34

the expulsion追放 of magnetic磁気 fieldsフィールド and zeroゼロ electrical電気 resistance抵抗 --

31

138132

6000

磁界の排除と
電気抵抗がゼロの状態となることによって

02:40

is exactly正確に a superconductor超伝導体.

32

144132

3168

超伝導体となるのです

02:43

But the picture画像 isn't always perfect完璧な, as we all know,

33

147300

4216

しかしご存知のように
物事はそう簡単ではありません

02:47

and sometimes時々 strandsストランド of magnetic磁気 fieldフィールド remain残る inside内部 the superconductor超伝導体.

34

151516

7385

たまに磁界の一部である磁束が
超伝導体内に残ってしまう場合があります

02:54

Now, under下 proper適切な conditions条件, whichどの we have here,

35

158901

3654

ここにあるような適切な条件化の中で

02:58

these strandsストランド of magnetic磁気 fieldフィールド can be trappedトラップされた inside内部 the superconductor超伝導体.

36

162555

5090

超伝導体の内部の磁束を
閉じ込めることができます

03:03

And these strandsストランド of magnetic磁気 fieldフィールド inside内部 the superconductor超伝導体,

37

167645

6257

このような超伝導体内部の磁束は

03:09

they come in discrete離散 quantities量.

38

173902

2845

離散的な量で存在します

03:12

Why? Because it is a quantum量子 phenomenon現象. It's quantum量子 physics物理.

39

176747

3646

なぜでしょうか？量子現象だからです
量子物理学ではこうなるからです

03:16

And it turnsターン out that they behave行動する like quantum量子 particles粒子.

40

180393

3850

そしてこれらはまるで
量子粒子のように振る舞います

03:20

In this movie映画 here, you can see how they flowフロー one by one discretely離散的.

41

184243

5579

この動画では離散的に
それぞれどのように流れるか確認できます

03:25

This is strandsストランド of magnetic磁気 fieldフィールド. These are not particles粒子,

42

189822

3893

これが磁束です
これらは粒子ではありませんが

03:29

but they behave行動する like particles粒子.

43

193715

4295

粒子のように振る舞います

03:33

So, this is why we call this effect効果 quantum量子 levitation浮上 and quantum量子 lockingロック.

44

198010

4194

そのためこのような現象を
量子浮遊と量子固定と呼ぶのです

03:38

But what happens起こる to the superconductor超伝導体 when we put it inside内部 a magnetic磁気 fieldフィールド?

45

202204

6063

それでは磁界の中へ超伝導体を
入れるとどうなるでしょうか？

03:44

Well, first there are strandsストランド of magnetic磁気 fieldフィールド left inside内部,

46

208267

4585

内部には残った磁束がありますが

03:48

but now the superconductor超伝導体 doesn't like them moving動く around,

47

212852

4120

超伝導体はこれらが動くのを嫌います

03:52

because their彼らの movements動き dissipate消散する energyエネルギー,

48

216972

3448

磁束が動くと
エネルギーが発散され

03:56

whichどの breaks休憩 the superconductivity超伝導 state状態.

49

220420

2946

超伝導性が失われてしまうからです

03:59

So what it actually実際に does, it locksロック these strandsストランド,

50

223366

4358

実際にはフラクソンと呼ばれる

04:03

whichどの are calledと呼ばれる fluxonsフラクソン, and it locksロック these fluxonsフラクソン in place場所.

51

227724

5752

これらの鎖が固定化されるのです

04:09

And by doing that, what it actually実際に does is lockingロック itself自体 in place場所.

52

233476

6288

それによって超伝導体自体が
その場所に固定されます

04:15

Why? Because any movement移動 of the superconductor超伝導体 will change変化する their彼らの place場所,

53

239764

9216

なぜでしょう？
超伝導体が動くとフラクソンの

04:24

will change変化する their彼らの configuration設定.

54

248980

1807

配置を変化させることになるからです

04:26

So we get quantum量子 lockingロック. And let me showショー you how this works作品.

55

250787

5297

これによって量子固定が発生します
ではこの様子をご紹介します

04:31

I have here a superconductor超伝導体, whichどの I wrapped包まれた up so it'dそれは stay滞在 coldコールド long enough十分な.

56

256084

5760

ここに低温状態を保つために
包んだ超伝導体があります

04:37

And when I place場所 it on top上 of a regular定期的 magnet磁石,

57

261844

4464

通常の磁石の上に乗せると

04:42

it just stays滞在する lockedロックされた in midair中空.

58

266308

3872

このように空中に留まるのです

04:46

(Applause拍手)

59

270180

4065

（拍手）

04:50

Now, this is not just levitation浮上. It's not just repulsion反発.

60

274245

4046

これはただの浮遊でも
反発でもありません

04:54

I can rearrange並べ替える the fluxonsフラクソン, and it will be lockedロックされた in this new新しい configuration設定.

61

278291

5121

フラクソンの位置を変えることで
新しい位置に固定することができます

04:59

Like this, or move動く it slightly少し to the right or to the left.

62

283412

4024

このように右や左に
ずらすこともできます

05:03

So, this is quantum量子 lockingロック -- actually実際に lockingロック -- three-dimensional三次元 lockingロック of the superconductor超伝導体.

63

287436

7751

これが量子固定です
超伝導体を実際に３次元で固定しているのです

05:11

Of courseコース, I can turn順番 it upside逆さま down,

64

295187

2160

もちろん上下逆に
することも可能です

05:13

and it will remain残る lockedロックされた.

65

297347

2906

そしてそのまま固定されます

05:16

Now, now that we understandわかる that this so-calledいわゆる levitation浮上 is actually実際に lockingロック,

66

300253

9222

この浮遊現象が実は
固定現象であることだと理解いただけたので

05:25

Yeah, we understandわかる that.

67

309475

4314

ええ理解しましたよね

05:29

You won't〜されません be surprised驚いた to hear聞く that if I take this circular円形 magnet磁石,

68

313789

4262

磁界が均一な状態にある

05:33

in whichどの the magnetic磁気 fieldフィールド is the same同じ all around,

69

318051

3968

このリング状の磁石に対して

05:37

the superconductor超伝導体 will be ableできる to freely自由に rotate回転する around the axis軸 of the magnet磁石.

70

322019

5936

超伝導体はこの磁石の軸を元に
自由に回転することが可能だと聞いても
驚きはないでしょう

05:43

Why? Because as long as it rotates回転する, the lockingロック is maintained維持された.

71

327955

6024

なぜでしょうか？なぜなら回転している間は
固定化が維持されるからです

05:49

You see? I can adjust調整する and I can rotate回転する the superconductor超伝導体.

72

333979

6026

この様に超伝導体をちょっと動かし
回転させることもできます

05:55

We have frictionless無摩擦 motionモーション. It is still levitating浮上する, but can move動く freely自由に all around.

73

340005

6662

摩擦の全くない運動です
浮遊していますがくるくる動き回ることができます

06:02

So, we have quantum量子 lockingロック and we can levitate浮上する it on top上 of this magnet磁石.

74

346667

9280

これが量子固定で
この磁石の上を浮遊させることができます

06:11

But how manyたくさんの fluxonsフラクソン, how manyたくさんの magnetic磁気 strandsストランド are there in a singleシングル diskディスク like this?

75

355947

6496

それではこの一枚のディスクにどれほどの
フラクソンつまり磁束が存在しているのでしょうか？

06:18

Well, we can calculate計算する it, and it turnsターン out, quiteかなり a lot.

76

362443

2881

これは計算可能でかなり多く
存在していることがわかります

06:21

One hundred百 billion億 strandsストランド of magnetic磁気 fieldフィールド inside内部 this three-inch3インチ diskディスク.

77

365324

7368

この7.5センチ程のディスク内に
千億もの磁束が存在しているのです

06:28

But that's not the amazing素晴らしい part部 yetまだ, because there is something I haven't持っていない told you yetまだ.

78

372692

4104

実はまだ皆さんにご紹介していない
驚くべきことがあります

06:32

And, yeah, the amazing素晴らしい part部 is that this superconductor超伝導体 that you see here

79

376796

5616

驚くべきことに
ご覧になっている超伝導体の

06:38

is only halfハーフ a micronミクロン thick厚い. It's extremely極端な thin薄いです.

80

382412

7525

厚さはとても薄く
たったの0.5ミクロンしかありません

06:45

And this extremely極端な thin薄いです layer層 is ableできる to levitate浮上する more than 70,000 times回 its own自分の weight重量.

81

389937

9562

この非常に薄い層が
自らの重さの７万倍以上の重量を
浮遊させることができるのです

06:55

It's a remarkable顕著 effect効果. It's very strong強い.

82

399499

5833

驚異的な現象であり大変強力です

07:01

Now, I can extend拡張する this circular円形 magnet磁石,

83

405332

3577

この円状の磁石を大きくして

07:04

and make whateverなんでも trackトラック I want.

84

408909

4781

自由な線路を作る事が可能です

07:09

For example例, I can make a large大 circular円形 railレール here.

85

413690

3929

例えばこのような大きな円状の線路を
作ることができます

07:13

And when I place場所 the superconducting超伝導 diskディスク on top上 of this railレール,

86

417619

6883

この上に超伝導体を乗せると

07:20

it moves動き freely自由に.

87

424502

4109

このようの自由に動きます

07:24

(Applause拍手)

88

428611

9381

（拍手）

07:33

And again, that's not all. I can adjust調整する its positionポジション like this, and rotate回転する,

89

437992

4741

これだけではありません
位置を調節して回すことで

07:38

and it freely自由に moves動き in this new新しい positionポジション.

90

442733

6441

新しい位置を保って動きまわります

07:45

And I can even try a new新しい thing; let's try it for the first time.

91

449174

4438

ここで今までやったことがない
新しいことを行ってみましょう

07:49

I can take this diskディスク and put it here,

92

453612

5944

このディスクをここに乗せて

07:55

and while it stays滞在する here -- don't move動く --

93

459556

2984

ここに留まっている間に
ー動かないでー

07:58

I will try to rotate回転する the trackトラック,

94

462540

6558

線路をひっくり返してみます

08:04

and hopefullyうまくいけば, if I did it correctly正しく,

95

469098

2299

うまくいけば

08:07

it stays滞在する suspended中断した.

96

471397

2143

ぶら下がった状態を保つでしょう

08:09

(Applause拍手)

97

473540

9449

（拍手）

08:18

You see, it's quantum量子 lockingロック, not levitation浮上.

98

482989

6841

これが量子固定です
浮遊ではありません

08:25

Now, while I'll let it circulate循環する for a little more,

99

489830

4135

しばらくグルグルと回っている間に

08:29

let me tell you a little bitビット about superconductors超伝導体.

100

493965

3703

超伝導体についてもう少し説明しましょう

08:33

Now -- (Laughter笑い) --

101

497668

5546

それではー（笑）ー

08:39

So we now know that we are ableできる to transfer転送 enormous巨大な amount量 of currents電流 inside内部 superconductors超伝導体,

102

503214

7023

このように超伝導体の内部にとてつもない量の
電流を送り込むことができることが分かっています

08:46

so we can use them to produce作物 strong強い magnetic磁気 fieldsフィールド,

103

510237

5223

これらを使ってMRIや量子加速装置のための

08:51

suchそのような as needed必要な in MRIMRI machines機械, particle粒子 acceleratorsアクセラレータ and so on.

104

515460

5186

強力な磁界を発生させたりすることができます

08:56

But we can alsoまた、 store格納 energyエネルギー usingを使用して superconductors超伝導体,

105

520646

4560

また超伝導体を使えば
エネルギーを損失させずに

09:01

because we have no dissipation散逸.

106

525206

1889

貯蔵することもできます

09:02

And we could alsoまた、 produce作物 powerパワー cablesケーブル類, to transfer転送 enormous巨大な amounts金額 of current現在 betweenの間に powerパワー stations駅.

107

527095

7182

更に発電所間で膨大な量のエネルギーを
送る送電線を作る事もできるでしょう

09:10

Imagine想像する you could back up a singleシングル powerパワー station駅 with a singleシングル superconducting超伝導 cableケーブル.

108

534277

9006

発電所一個分の電力をたった一本の
超伝導体製の送電線でバックアップできることを
想像してみてください

09:19

But what is the future未来 of quantum量子 levitation浮上 and quantum量子 lockingロック?

109

543283

4476

量子浮遊や量子固定の未来は
どうなるでしょうか？

09:23

Well, let me answer回答 this simple単純 question質問 by giving与える you an example例.

110

547759

7139

この単純な質問に対して
一つ例を出しましょう

09:30

Imagine想像する you would have a diskディスク similar類似 to the one I have here in my handハンド,

111

554898

6413

ここにあるディスクと同じようなものがあるとします

09:37

three-inch3インチ diameter直径, with a singleシングル difference差.

112

561311

3879

直径7.5センチ程のものですが
一つ違う点があります

09:41

The superconducting超伝導 layer層, instead代わりに of beingであること halfハーフ a micronミクロン thin薄いです,

113

565190

5185

超伝導体における層の厚みは
0.5ミクロンの薄さである代わりに

09:46

beingであること two millimetersミリメートル thin薄いです, quiteかなり thin薄いです.

114

570375

3088

２ミリの薄さだとします
それでもかなり薄いです

09:49

This two-millimeter-thin2ミリメートル薄い superconducting超伝導 layer層 could holdホールド 1,000 kilogramsキログラム, a small小さい car車, in my handハンド.

115

573463

10735

この２ミリの超伝導体の層は
1000キロ分支えられるので
この手のひらで小さな車を
支えることができるのです

10:00

Amazing素晴らしい. Thank you.

116

584198

3296

驚くべきことです
ありがとうございました

10:03

(Applause拍手)

117

587494

15080

（拍手）

Translated by Yuki Okada
Reviewed by Akiko Hicks

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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.

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Prof. Guy Deutscher, Mishael Azoulay and Boaz Almog
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