TEDGlobal 2012
Boaz Almog: The levitating superconductor
Boaz Almog “levitează” un superconductor
Filmed:
Readability: 4.6
2,644,569 views
Cum poate un disc extrem de subțire, cu diametru de 8 cm să leviteze o greutate de 70.000 de ori mai mare decât a sa proprie. Într-o demonstrație futuristă captivantă, Boaz Almong demonstrează un fenomen cunoscut sub numele de fixare cuantică prin care un disc poate pluti desupra unei șine magnetice -- complet fără frecare și fără pierdere de energie.
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
Double-click the English transcript below to play the video.
00:25
The phenomenon you saw here for a brief moment
0
9752
4318
Fenomenul pe care l-ați văzut aici pentru o secundă
00:29
is called quantum levitation and quantum locking.
1
14070
6389
se numește levitație cuantică, respectiv fixare cuantică.
00:36
And the object that was levitating here
2
20459
3889
Obiectul care levita aici
00:40
is called a superconductor.
3
24348
2001
se numește superconductor.
00:42
Superconductivity is a quantum state of matter,
4
26349
5592
Superconductivitatea e o stare cuantică a materiei
00:47
and it occurs only below a certain critical temperature.
5
31941
4257
și se petrece doar sub o anume temperatură critică.
00:52
Now, it's quite an old phenomenon;
6
36198
2346
E un fenomen cunoscut de multă vreme;
00:54
it was discovered 100 years ago.
7
38544
1766
a fost descoperit acum 100 de ani.
00:56
However, only recently,
8
40310
2126
Cu toate acestea, doar recent,
00:58
due to several technological advancements,
9
42436
2362
datorită descoperirilor tehnologice recente
01:00
we are now able to demonstrate to you
10
44798
2672
suntem în măsură să vă putem demonstra
01:03
quantum levitation and quantum locking.
11
47470
3746
levitația cuantică și fixarea cuantică.
01:07
So, a superconductor is defined by two properties.
12
51216
5845
Un superconductor e definit prin două proprietăți.
01:12
The first is zero electrical resistance,
13
57061
3456
Prima este rezistența electrică zero,
01:16
and the second is the expulsion of a magnetic field from the interior of the superconductor.
14
60517
6889
iar a doua este expulzarea câmpului magnetic din interiorul său.
01:23
That sounds complicated, right?
15
67406
2895
Sună complicat?
01:26
But what is electrical resistance?
16
70301
2872
Ce este rezistența electrică?
01:29
So, electricity is the flow of electrons inside a material.
17
73173
6249
Electricitatea e fluxul de electroni în interiorul materiei.
01:35
And these electrons, while flowing,
18
79422
3349
Electronii, în timpul deplasării
01:38
they collide with the atoms, and in these collisions
19
82771
2688
se ciocnesc cu atomii, iar în urma coliziunilor
01:41
they lose a certain amount of energy.
20
85459
2216
pierd o parte din energie.
01:43
And they dissipate this energy in the form of heat, and you know that effect.
21
87675
5601
Și disipează această energie sub formă de căldură, cunoașteți fenomenul.
01:49
However, inside a superconductor there are no collisions,
22
93276
5919
Dar în interiorul unui superconductor nu au loc coliziuni,
01:55
so there is no energy dissipation.
23
99195
4692
prin urmare nu există pierdere de energie.
01:59
It's quite remarkable. Think about it.
24
103887
2981
E remarcabil. Gândiți-vă.
02:02
In classical physics, there is always some friction, some energy loss.
25
106868
5079
În fizica clasică întotdeauna există frecare, pierdere de energie.
02:07
But not here, because it is a quantum effect.
26
111947
4038
Dar nu aici, pentru că este un fenomen cuantic.
02:11
But that's not all, because superconductors don't like magnetic fields.
27
116016
8686
Asta nu e tot, superconductorilor nu le place câmpul magnetic.
02:20
So a superconductor will try to expel magnetic field from the inside,
28
124702
4317
Un superconductor va încerca să expulzeze câmpul magnetic din interior,
02:24
and it has the means to do that by circulating currents.
29
129019
6123
și e capabil s-o facă prin circularea curenților.
02:31
Now, the combination of both effects --
30
135142
2990
Combinarea celor două efecte --
02:34
the expulsion of magnetic fields and zero electrical resistance --
31
138132
6000
respingerea câmpurilor magnetice și rezistența electrică zero --
02:40
is exactly a superconductor.
32
144132
3168
este exact un superconductor.
02:43
But the picture isn't always perfect, as we all know,
33
147300
4216
Dar condițiile nu sunt totdeauna perfecte, după cum știm,
02:47
and sometimes strands of magnetic field remain inside the superconductor.
34
151516
7385
și uneori linii de câmp magnetic rămân în interiorul superconductorului.
02:54
Now, under proper conditions, which we have here,
35
158901
3654
În condițiile ideale pe care le avem aici,
02:58
these strands of magnetic field can be trapped inside the superconductor.
36
162555
5090
aceste linii de câmp magnetic pot fi prinse ca în capcană în interiorul superconductorului.
03:03
And these strands of magnetic field inside the superconductor,
37
167645
6257
Liniile de câmp magnetic din interiorul superconductorului
03:09
they come in discrete quantities.
38
173902
2845
sunt discontinue.
03:12
Why? Because it is a quantum phenomenon. It's quantum physics.
39
176747
3646
De ce? Pentru că e un fenomen cuantic. E fizică cuantică.
03:16
And it turns out that they behave like quantum particles.
40
180393
3850
Și se comportă ca particule cuantice.
03:20
In this movie here, you can see how they flow one by one discretely.
41
184243
5579
În acest clip vedeți cum curg una după alta discontinuu.
03:25
This is strands of magnetic field. These are not particles,
42
189822
3893
Acestea sunt benzi de câmp magnetic. Nu sunt particule,
03:29
but they behave like particles.
43
193715
4295
dar se comportă ca niște particule.
03:33
So, this is why we call this effect quantum levitation and quantum locking.
44
198010
4194
De aceea numim acest efect levitație cuantică și fixare cuantică.
03:38
But what happens to the superconductor when we put it inside a magnetic field?
45
202204
6063
Dar ce se întâmplă cu un superconductor când îl plasăm într-un câmp magnetic?
03:44
Well, first there are strands of magnetic field left inside,
46
208267
4585
Ei bine, în primul rând există fâșii de câmp magnetic rămase în interior,
03:48
but now the superconductor doesn't like them moving around,
47
212852
4120
dar superconductorului nu-i place ca acestea să se modifice
03:52
because their movements dissipate energy,
48
216972
3448
pentru că mișcarea lor disipează energie,
03:56
which breaks the superconductivity state.
49
220420
2946
şi asta destabilizează starea de superconductivitate.
03:59
So what it actually does, it locks these strands,
50
223366
4358
Prin urmare imobilizează aceste benzi,
04:03
which are called fluxons, and it locks these fluxons in place.
51
227724
5752
numite fluxoni, pe care îi ţine fixaţi în loc
.
.
04:09
And by doing that, what it actually does is locking itself in place.
52
233476
6288
Reacționând astfel, reușește în consecință să se autoblocheze în spațiu.
04:15
Why? Because any movement of the superconductor will change their place,
53
239764
9216
De ce? Pentru că orice mișcare a superconductorului le va schimba locul,
04:24
will change their configuration.
54
248980
1807
le va schimba configurația.
04:26
So we get quantum locking. And let me show you how this works.
55
250787
5297
Astfel inducem fixarea cuantică. Să vă arăt cum se manifestă.
04:31
I have here a superconductor, which I wrapped up so it'd stay cold long enough.
56
256084
5760
Am un superconductor pe care l-am învelit ca să rămână rece suficient timp.
04:37
And when I place it on top of a regular magnet,
57
261844
4464
Când îl plasez deasupra unui magnet obișnuit,
04:42
it just stays locked in midair.
58
266308
3872
rămâne imobilizat în aer.
04:46
(Applause)
59
270180
4065
(Aplauze)
04:50
Now, this is not just levitation. It's not just repulsion.
60
274245
4046
Asta nu e doar levitație. Nu e doar respingere.
04:54
I can rearrange the fluxons, and it will be locked in this new configuration.
61
278291
5121
Pot rearanja fluxonii și va fi blocat în această nouă configurație,
04:59
Like this, or move it slightly to the right or to the left.
62
283412
4024
așa, sau îl înclin ușor la dreapta sau la stânga.
05:03
So, this is quantum locking -- actually locking -- three-dimensional locking of the superconductor.
63
287436
7751
Asta e fixarea cuantică -- de fapt imobilizare-- fixare tridimensională a superconductorului.
05:11
Of course, I can turn it upside down,
64
295187
2160
Desigur, îl pot răsturna
05:13
and it will remain locked.
65
297347
2906
și va rămâne blocat.
05:16
Now, now that we understand that this so-called levitation is actually locking,
66
300253
9222
Acum înțelegem că ce numim levitație e de fapt fixare.
05:25
Yeah, we understand that.
67
309475
4314
Da, înțelegem.
05:29
You won't be surprised to hear that if I take this circular magnet,
68
313789
4262
Nu veți fi surprinși dacă iau acest magnet circular,
05:33
in which the magnetic field is the same all around,
69
318051
3968
în care câmpul magnetic e același peste tot,
05:37
the superconductor will be able to freely rotate around the axis of the magnet.
70
322019
5936
superconductorul se va roti de-a lungul axei magnetului.
05:43
Why? Because as long as it rotates, the locking is maintained.
71
327955
6024
De ce? Pentru că atât timp cât se rotește, fixarea se menține.
05:49
You see? I can adjust and I can rotate the superconductor.
72
333979
6026
Vedeți? Pot ajusta și pot roti superconductorul.
05:55
We have frictionless motion. It is still levitating, but can move freely all around.
73
340005
6662
Avem mișcare fără frecare. Levitează, dar se poate roti liber de jur împrejur.
06:02
So, we have quantum locking and we can levitate it on top of this magnet.
74
346667
9280
Deci avem fixare cuantică și îl putem levita deasupra acestui magnet.
06:11
But how many fluxons, how many magnetic strands are there in a single disk like this?
75
355947
6496
Câți fluxoni, câte linii de câmp magnetic există într-un disc ca acesta?
06:18
Well, we can calculate it, and it turns out, quite a lot.
76
362443
2881
Ei bine, putem calcula și se pare că destul de multe.
06:21
One hundred billion strands of magnetic field inside this three-inch disk.
77
365324
7368
O sută de miliarde de linii de câmp magnetic în interiorul acestui disc de 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
Dar nu asta e partea uimitoare, există ceva ce încă nu v-am spus.
06:32
And, yeah, the amazing part is that this superconductor that you see here
79
376796
5616
Partea uimitoare e că superconductorul acesta
06:38
is only half a micron thick. It's extremely thin.
80
382412
7525
e gros de numai un micron. E extrem de subțire.
06:45
And this extremely thin layer is able to levitate more than 70,000 times its own weight.
81
389937
9562
Acest strat extrem de subțire poate levita mai mult de 70.000 de ori greutatea proprie.
06:55
It's a remarkable effect. It's very strong.
82
399499
5833
E un efect remarcabil. E foarte puternic.
07:01
Now, I can extend this circular magnet,
83
405332
3577
Acum, aș putea extinde acest magnet circular
07:04
and make whatever track I want.
84
408909
4781
și să fac orice traseu doresc.
07:09
For example, I can make a large circular rail here.
85
413690
3929
De exemplu, pot face un traseu circular mare.
07:13
And when I place the superconducting disk on top of this rail,
86
417619
6883
Când plasez discul superconductor deasupra șinei
07:20
it moves freely.
87
424502
4109
el se mișcă liber.
07:24
(Applause)
88
428611
9381
(Aplauze)
07:33
And again, that's not all. I can adjust its position like this, and rotate,
89
437992
4741
Asta nu e tot. Îi pot ajusta poziția, îl pot roti
07:38
and it freely moves in this new position.
90
442733
6441
și se mișcă liber în această nouă poziție.
07:45
And I can even try a new thing; let's try it for the first time.
91
449174
4438
Pot încerca ceva nou. Să încercăm ceva pentru prima dată:
07:49
I can take this disk and put it here,
92
453612
5944
pot lua discul să-l pun aici,
07:55
and while it stays here -- don't move --
93
459556
2984
iar în timp ce stă aici-- nu te mișca! --
07:58
I will try to rotate the track,
94
462540
6558
voi încerca să răstorn șina,
08:04
and hopefully, if I did it correctly,
95
469098
2299
şi să sperăm că, dacă am executat corect,
08:07
it stays suspended.
96
471397
2143
va rămâne suspendat.
08:09
(Applause)
97
473540
9449
(Aplauze)
08:18
You see, it's quantum locking, not levitation.
98
482989
6841
Vedeți, e fixare cuantică, nu levitație.
08:25
Now, while I'll let it circulate for a little more,
99
489830
4135
Acum, în timp ce-l las să circule încă puțin,
08:29
let me tell you a little bit about superconductors.
100
493965
3703
să vă spun câte ceva despre superconductori.
08:33
Now -- (Laughter) --
101
497668
5546
(Râsete)
08:39
So we now know that we are able to transfer enormous amount of currents inside superconductors,
102
503214
7023
Acum știm că putem transfera cantități enorme de curent în interiorul superconductorilor
08:46
so we can use them to produce strong magnetic fields,
103
510237
5223
deci putem să-i folosim să producem câmpuri magnetice puternice,
08:51
such as needed in MRI machines, particle accelerators and so on.
104
515460
5186
ca cele necesare în aparatele RMN, acceleratoarele de particule, ș.a.m.d.
08:56
But we can also store energy using superconductors,
105
520646
4560
Dar putem și stoca energie folosind superconductori,
09:01
because we have no dissipation.
106
525206
1889
pentru că nu avem pierderi.
09:02
And we could also produce power cables, to transfer enormous amounts of current between power stations.
107
527095
7182
Am putea produce cabluri de curent pentru a transfera cantități uriașe de electricitate între două centrale electrice.
09:10
Imagine you could back up a single power station with a single superconducting cable.
108
534277
9006
Imaginați-vă să putem susţine o centrală cu un singur cablu superconductor.
09:19
But what is the future of quantum levitation and quantum locking?
109
543283
4476
Care e viitorul levitației şi imobilizării cuantice?
09:23
Well, let me answer this simple question by giving you an example.
110
547759
7139
Ei bine, să vă răspund la această simplă întrebare printr-un exemplu.
09:30
Imagine you would have a disk similar to the one I have here in my hand,
111
554898
6413
Imaginați-vă un disc similar cu cel pe care-l am aici în mână,
09:37
three-inch diameter, with a single difference.
112
561311
3879
cu diametru 8 cm, cu o singură diferență.
09:41
The superconducting layer, instead of being half a micron thin,
113
565190
5185
Stratul superconductor, în loc să fie jumătate de micron,
09:46
being two millimeters thin, quite thin.
114
570375
3088
ar fi de 2 milimetri, destul de subțire.
09:49
This two-millimeter-thin superconducting layer could hold 1,000 kilograms, a small car, in my hand.
115
573463
10735
Acest strat superconductor de 2 mm ar putea susține 1000 kg, o mică mașină, în mână.
10:00
Amazing. Thank you.
116
584198
3296
Uimitor. Mulțumesc.
10:03
(Applause)
117
587494
15080
(Aplauze)
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