TEDGlobal 2012
Boaz Almog: The levitating superconductor
Boaz Almog hace “levitar" un superconductor
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¿Cómo puede un disco súperdelgado de unos 8 cm, levitar algo así como 70 000 veces su propio peso? En una demostración fascinante y futurista, Boaz Almog muestra cómo un fenómeno conocido como bloqueo cuántico permite que un disco superconductor flote sobre un carril magnético… sin fricción ni pérdida de energía.
Boaz Almog - Quantum Researcher
Boaz Almog uses quantum physics to levitate and trap objects in midair. Call it "quantum levitation." Full bio
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 phenomenon you saw here for a brief moment
0
9752
4318
El fenómeno que vieron por unos momentos
00:29
is called quantum levitation and quantum locking.
1
14070
6389
se llama levitación cuántica o bloqueo cuántico.
00:36
And the object that was levitating here
2
20459
3889
Y el objeto que estaba levitando
00:40
is called a superconductor.
3
24348
2001
se llama superconductor.
00:42
Superconductivity is a quantum state of matter,
4
26349
5592
La superconductividad es un estado cuántico de la materia
00:47
and it occurs only below a certain critical temperature.
5
31941
4257
y se da solo bajo ciertas temperaturas críticas.
00:52
Now, it's quite an old phenomenon;
6
36198
2346
Pero es un fenómeno bastante viejo;
00:54
it was discovered 100 years ago.
7
38544
1766
fue descubierto hace 100 años.
00:56
However, only recently,
8
40310
2126
Sin embargo, debido a varios
00:58
due to several technological advancements,
9
42436
2362
avances tecnológicos recientes,
01:00
we are now able to demonstrate to you
10
44798
2672
ahora podemos mostrarles
01:03
quantum levitation and quantum locking.
11
47470
3746
la levitación y el bloqueo cuánticos.
01:07
So, a superconductor is defined by two properties.
12
51216
5845
Un superconductor está definido por dos propiedades.
01:12
The first is zero electrical resistance,
13
57061
3456
La primera es la resistencia eléctrica nula
01:16
and the second is the expulsion of a magnetic field from the interior of the superconductor.
14
60517
6889
y la segunda es la expulsión de un campo magnético
desde el interior del superconductor.
desde el interior del superconductor.
01:23
That sounds complicated, right?
15
67406
2895
Suena complicado, ¿verdad?
01:26
But what is electrical resistance?
16
70301
2872
Pero, ¿qué es la resistencia eléctrica?
01:29
So, electricity is the flow of electrons inside a material.
17
73173
6249
La electricidad es el flujo de electrones
por el interior de un material.
por el interior de un material.
01:35
And these electrons, while flowing,
18
79422
3349
Y estos electrones, al fluir,
01:38
they collide with the atoms, and in these collisions
19
82771
2688
colisionan con los átomos y en estas colisiones
01:41
they lose a certain amount of energy.
20
85459
2216
pierden una determinada cantidad de energía.
01:43
And they dissipate this energy in the form of heat, and you know that effect.
21
87675
5601
Disipan esta energía en forma de calor
y ya conocen ese efecto.
y ya conocen ese efecto.
01:49
However, inside a superconductor there are no collisions,
22
93276
5919
No obstante, en el interior de un superconductor no hay colisiones
01:55
so there is no energy dissipation.
23
99195
4692
y por ende no hay disipación de energía.
01:59
It's quite remarkable. Think about it.
24
103887
2981
Es extraordinario. Piénsenlo.
02:02
In classical physics, there is always some friction, some energy loss.
25
106868
5079
En la física clásica siempre hay fricción
y se pierde algo de energía.
y se pierde algo de energía.
02:07
But not here, because it is a quantum effect.
26
111947
4038
Pero aquí no, porque es un efecto cuántico.
02:11
But that's not all, because superconductors don't like magnetic fields.
27
116016
8686
Pero eso no es todo, porque a los superconductores
no les gustan los campos magnéticos.
no les gustan los campos magnéticos.
02:20
So a superconductor will try to expel magnetic field from the inside,
28
124702
4317
Por eso un superconductor trata de expulsar
el campo magnético desde el interior
el campo magnético desde el interior
02:24
and it has the means to do that by circulating currents.
29
129019
6123
y lo hace mediante la circulación de corrientes.
02:31
Now, the combination of both effects --
30
135142
2990
La combinación de ambos efectos
02:34
the expulsion of magnetic fields and zero electrical resistance --
31
138132
6000
-la expulsión de los campos magnéticos
y la resistencia eléctrica nula-
y la resistencia eléctrica nula-
02:40
is exactly a superconductor.
32
144132
3168
es precisamente un superconductor.
02:43
But the picture isn't always perfect, as we all know,
33
147300
4216
Pero no todo es perfecto, como sabemos,
02:47
and sometimes strands of magnetic field remain inside the superconductor.
34
151516
7385
y a veces quedan residuos de campo magnético
dentro del superconductor.
dentro del superconductor.
02:54
Now, under proper conditions, which we have here,
35
158901
3654
En las condiciones apropiadas, que aquí tenemos,
02:58
these strands of magnetic field can be trapped inside the superconductor.
36
162555
5090
esos campos magnéticos pueden quedar atrapados en el superconductor.
03:03
And these strands of magnetic field inside the superconductor,
37
167645
6257
Y estos campos del interior del superconductor
03:09
they come in discrete quantities.
38
173902
2845
están en cantidades discretas.
03:12
Why? Because it is a quantum phenomenon. It's quantum physics.
39
176747
3646
¿Por qué? Porque es un fenómeno cuántico. Es física cuántica.
03:16
And it turns out that they behave like quantum particles.
40
180393
3850
Y resulta que se comportan como partículas cuánticas.
03:20
In this movie here, you can see how they flow one by one discretely.
41
184243
5579
En esta película pueden ver
cómo fluyen uno a uno, en forma discreta.
cómo fluyen uno a uno, en forma discreta.
03:25
This is strands of magnetic field. These are not particles,
42
189822
3893
Estos son residuos de campo magnético. No son partículas,
03:29
but they behave like particles.
43
193715
4295
pero se comportan como partículas.
03:33
So, this is why we call this effect quantum levitation and quantum locking.
44
198010
4194
Por esta razón el efecto se llama
levitación cuántica o bloqueo cuántico.
levitación cuántica o bloqueo cuántico.
03:38
But what happens to the superconductor when we put it inside a magnetic field?
45
202204
6063
Pero, ¿qué le pasa al superconductor
cuando lo ponemos en de un campo magnético?
cuando lo ponemos en de un campo magnético?
03:44
Well, first there are strands of magnetic field left inside,
46
208267
4585
Bueno, primero hay residuos de campo magnético en el interior
03:48
but now the superconductor doesn't like them moving around,
47
212852
4120
pero ahora el superconductor no quiere que se muevan
03:52
because their movements dissipate energy,
48
216972
3448
porque sus movimientos disipan energía
03:56
which breaks the superconductivity state.
49
220420
2946
y eso rompe el estado de superconductividad.
03:59
So what it actually does, it locks these strands,
50
223366
4358
Entonces, bloquea esos cuantos de campo magnético,
04:03
which are called fluxons, and it locks these fluxons in place.
51
227724
5752
denominados fluxones, y los bloquea en el lugar.
04:09
And by doing that, what it actually does is locking itself in place.
52
233476
6288
Y, al hacerlo, realmente se autobloquea.
04:15
Why? Because any movement of the superconductor will change their place,
53
239764
9216
¿Por qué? Porque cada movimiento
del superconductor cambiará su posición,
del superconductor cambiará su posición,
04:24
will change their configuration.
54
248980
1807
cambiará su configuración.
04:26
So we get quantum locking. And let me show you how this works.
55
250787
5297
Así, obtenemos el bloqueo cuántico.
Les mostraré su funcionamiento.
Les mostraré su funcionamiento.
04:31
I have here a superconductor, which I wrapped up so it'd stay cold long enough.
56
256084
5760
Aquí tengo un superconductor,
que he envuelto para que permanezca frío bastante tiempo.
que he envuelto para que permanezca frío bastante tiempo.
04:37
And when I place it on top of a regular magnet,
57
261844
4464
Y si lo coloco en la parte superior de un imán común
04:42
it just stays locked in midair.
58
266308
3872
queda bloqueado en el aire.
04:46
(Applause)
59
270180
4065
(Aplausos)
04:50
Now, this is not just levitation. It's not just repulsion.
60
274245
4046
Pero no es simple levitación.
Tampoco es sólo repulsión.
Tampoco es sólo repulsión.
04:54
I can rearrange the fluxons, and it will be locked in this new configuration.
61
278291
5121
Reconfigurando los fluxones,
quedan bloqueados en esta nueva posición.
quedan bloqueados en esta nueva posición.
04:59
Like this, or move it slightly to the right or to the left.
62
283412
4024
De esta manera, lo movemos a la izquierda o a la derecha.
05:03
So, this is quantum locking -- actually locking -- three-dimensional locking of the superconductor.
63
287436
7751
Es un bloqueo cuántico, en realidad,
un bloqueo tridimensional del superconductor.
un bloqueo tridimensional del superconductor.
05:11
Of course, I can turn it upside down,
64
295187
2160
Claro, puedo darle vuelta,
05:13
and it will remain locked.
65
297347
2906
y quedará bloqueado.
05:16
Now, now that we understand that this so-called levitation is actually locking,
66
300253
9222
Ahora que ya entendimos que esta denominada
levitación en realidad es un bloqueo
levitación en realidad es un bloqueo
05:25
Yeah, we understand that.
67
309475
4314
-sí, lo entendemos-
05:29
You won't be surprised to hear that if I take this circular magnet,
68
313789
4262
no les sorprenderá saber que si tomo este imán circular,
05:33
in which the magnetic field is the same all around,
69
318051
3968
que tiene un campo magnético uniforme,
05:37
the superconductor will be able to freely rotate around the axis of the magnet.
70
322019
5936
el superconductor podrá rotar libremente por el eje del imán.
05:43
Why? Because as long as it rotates, the locking is maintained.
71
327955
6024
¿Por qué? Porque mientras rota, se mantiene el bloqueo.
05:49
You see? I can adjust and I can rotate the superconductor.
72
333979
6026
¿Lo ven? Puedo ajustarlo y rotar el superconductor.
05:55
We have frictionless motion. It is still levitating, but can move freely all around.
73
340005
6662
Tenemos un movimiento sin fricción.
Sigue levitando, pero puede moverse libremente.
Sigue levitando, pero puede moverse libremente.
06:02
So, we have quantum locking and we can levitate it on top of this magnet.
74
346667
9280
Entonces, hay bloqueo cuántico
y levitación encima del imán.
y levitación encima del imán.
06:11
But how many fluxons, how many magnetic strands are there in a single disk like this?
75
355947
6496
Pero, ¿cuántos fluxones, cuántos cuantos
magnéticos hay en un disco como este?
magnéticos hay en un disco como este?
06:18
Well, we can calculate it, and it turns out, quite a lot.
76
362443
2881
Bueno, podemos calcularlo, y resultan ser muchos.
06:21
One hundred billion strands of magnetic field inside this three-inch disk.
77
365324
7368
Cien mil millones de cuantos de campo magnético
dentro de este disco de casi 8 cm.
dentro de este disco de casi 8 cm.
06:28
But that's not the amazing part yet, because there is something I haven't told you yet.
78
372692
4104
Y, sin embargo, eso no es lo sorprendente.
Hay algo que no les he contado todavía.
Hay algo que no les he contado todavía.
06:32
And, yeah, the amazing part is that this superconductor that you see here
79
376796
5616
Y, sí, lo sorprendente es que
este superconductor que ven aquí
este superconductor que ven aquí
06:38
is only half a micron thick. It's extremely thin.
80
382412
7525
sólo tiene medio micrón de espesor.
Es extremadamente delgado.
Es extremadamente delgado.
06:45
And this extremely thin layer is able to levitate more than 70,000 times its own weight.
81
389937
9562
Esta capa extremadamente delgada es capaz
de levitar más de 70 000 veces su propio peso.
de levitar más de 70 000 veces su propio peso.
06:55
It's a remarkable effect. It's very strong.
82
399499
5833
Es un efecto notable. Es muy fuerte.
07:01
Now, I can extend this circular magnet,
83
405332
3577
Ahora, puedo extender este imán circular,
07:04
and make whatever track I want.
84
408909
4781
y construir la pista que quiera.
07:09
For example, I can make a large circular rail here.
85
413690
3929
Por ejemplo, puedo hacer un carril circular aquí.
07:13
And when I place the superconducting disk on top of this rail,
86
417619
6883
Y cuando coloco el disco superconductor sobre este riel,
07:20
it moves freely.
87
424502
4109
se mueve libremente.
07:24
(Applause)
88
428611
9381
(Aplausos)
07:33
And again, that's not all. I can adjust its position like this, and rotate,
89
437992
4741
Y, nuevamente, eso no es todo. Puedo ajustar su posición así, y rotarlo,
07:38
and it freely moves in this new position.
90
442733
6441
y se mueve libremente en esta nueva posición.
07:45
And I can even try a new thing; let's try it for the first time.
91
449174
4438
Y puedo probar algo más; intentémoslo por primera vez.
07:49
I can take this disk and put it here,
92
453612
5944
Puedo tomar este disco y ponerlo aquí,
07:55
and while it stays here -- don't move --
93
459556
2984
y mientras está aquí -no te muevas-
07:58
I will try to rotate the track,
94
462540
6558
trataré de rotar la pista
08:04
and hopefully, if I did it correctly,
95
469098
2299
y, con suerte, si lo hice bien,
08:07
it stays suspended.
96
471397
2143
queda suspendido.
08:09
(Applause)
97
473540
9449
(Aplausos)
08:18
You see, it's quantum locking, not levitation.
98
482989
6841
Ya ven, es bloqueo cuántico, no levitación.
08:25
Now, while I'll let it circulate for a little more,
99
489830
4135
Mientras hago que circule un poco más,
08:29
let me tell you a little bit about superconductors.
100
493965
3703
les contaré un poco más de los superconductores.
08:33
Now -- (Laughter) --
101
497668
5546
Ahora... (Risas)
08:39
So we now know that we are able to transfer enormous amount of currents inside superconductors,
102
503214
7023
Ahora que sabemos que podemos transferir
gran cantidad de corriente por los superconductores,
gran cantidad de corriente por los superconductores,
08:46
so we can use them to produce strong magnetic fields,
103
510237
5223
podemos usarlos para producir grandes campos magnéticos,
08:51
such as needed in MRI machines, particle accelerators and so on.
104
515460
5186
como los necesarios en los resonadores magnéticos, en aceleradores de partículas, etc.
08:56
But we can also store energy using superconductors,
105
520646
4560
Pero con los superconductores también se puede almacenar energía
09:01
because we have no dissipation.
106
525206
1889
porque no hay disipación.
09:02
And we could also produce power cables, to transfer enormous amounts of current between power stations.
107
527095
7182
Y también podríamos producir cables, transferir grandes cantidades de corriente entre centrales eléctricas.
09:10
Imagine you could back up a single power station with a single superconducting cable.
108
534277
9006
Imaginen que pudieran respaldar una central eléctrica con un simple cable superconductor.
09:19
But what is the future of quantum levitation and quantum locking?
109
543283
4476
¿Cuál es el futuro de la levitación cuántica
y del bloqueo cuántico?
y del bloqueo cuántico?
09:23
Well, let me answer this simple question by giving you an example.
110
547759
7139
Responderé esta pregunta con un ejemplo.
09:30
Imagine you would have a disk similar to the one I have here in my hand,
111
554898
6413
Supongan que tienen un disco
como el que tengo aquí en mi mano,
como el que tengo aquí en mi mano,
09:37
three-inch diameter, with a single difference.
112
561311
3879
de unos 8 cm de diámetro,
con una sencilla diferencia.
con una sencilla diferencia.
09:41
The superconducting layer, instead of being half a micron thin,
113
565190
5185
La capa superconductora, en vez de ser
de medio micrón de espesor,
de medio micrón de espesor,
09:46
being two millimeters thin, quite thin.
114
570375
3088
es de dos milímetros, bastante delgada.
09:49
This two-millimeter-thin superconducting layer could hold 1,000 kilograms, a small car, in my hand.
115
573463
10735
Esta capa superconductora de dos milímetros de espesor podría sostener una tonelada, un coche pequeńo, en mi mano.
10:00
Amazing. Thank you.
116
584198
3296
Increíble. Gracias.
10:03
(Applause)
117
587494
15080
(Aplausos)
ABOUT THE SPEAKER
Boaz Almog - Quantum ResearcherBoaz 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 >>
Boaz Almog | Speaker | TED.com