TEDGlobal 2012
Boaz Almog: The levitating superconductor
Boaz Almog bir süperiletkeni "uçuruyor"
Filmed:
Readability: 4.6
2,644,569 views
Oldukça ince ve üç inçlik bir disk nasıl olur da kendi ağırlığının 70,000 katını kaldırabilir? Geleceğe yönelik merak uyandıran, Boaz Almog olağanüstü bir olay olarak bildiğimiz kuantum kilitlenmesini, süperiletken bir diskin raylar üzerinde--tamamen sürtünmesiz ve sıfır enerji kaybı ile nasıl hareket ettiğini gösteriyor.
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
Burada kısaca gördüğünüz bu doğa olayına
00:29
is called quantum levitation and quantum locking.
1
14070
6389
kuantum kaldırması ve kuantum kilitlenmesi adı verilir.
00:36
And the object that was levitating here
2
20459
3889
Ve burada havaya kalkan nesneye
00:40
is called a superconductor.
3
24348
2001
süperiletken denir.
00:42
Superconductivity is a quantum state of matter,
4
26349
5592
Süperiletkenlik maddenin kuantum halidir
00:47
and it occurs only below a certain critical temperature.
5
31941
4257
ve bu ancak kritik sıcaklıklar altında gerçekleşir.
00:52
Now, it's quite an old phenomenon;
6
36198
2346
Bu oldukça eski bir fenomen;
00:54
it was discovered 100 years ago.
7
38544
1766
100 yıl önce keşfedildi.
00:56
However, only recently,
8
40310
2126
Ancak, son zamanlardaki
00:58
due to several technological advancements,
9
42436
2362
teknolojik gelişmeler sayesinde
01:00
we are now able to demonstrate to you
10
44798
2672
size gösterebiliyoruz:
01:03
quantum levitation and quantum locking.
11
47470
3746
kuantum yükselmesi ve kuantum kilitlenmesi.
01:07
So, a superconductor is defined by two properties.
12
51216
5845
Süperiletkenler iki özellik üzerine tanımlanırlar.
01:12
The first is zero electrical resistance,
13
57061
3456
Birincisi sıfır elektrik direnci
01:16
and the second is the expulsion of a magnetic field from the interior of the superconductor.
14
60517
6889
ve ikincisi ise manyetik alanın süper iletkenin içinden atılması.
01:23
That sounds complicated, right?
15
67406
2895
Oldukça karmaşık geliyor değil mi?
01:26
But what is electrical resistance?
16
70301
2872
Peki elektriksel direnç ne demek?
01:29
So, electricity is the flow of electrons inside a material.
17
73173
6249
Elektrik, elektronların malzeme içerisinde akışıdır.
01:35
And these electrons, while flowing,
18
79422
3349
Ve bu elektronlar akarken,
01:38
they collide with the atoms, and in these collisions
19
82771
2688
birbirleriyle çarpışırlar ve bu çarpışmalarla
01:41
they lose a certain amount of energy.
20
85459
2216
bir miktar enerjilerini kaybederler.
01:43
And they dissipate this energy in the form of heat, and you know that effect.
21
87675
5601
Ve dağılan bu enerji ısı formuna dönüşür ve bu etkiyi siz de biliyorsunuz.
01:49
However, inside a superconductor there are no collisions,
22
93276
5919
Ancak, süperiletkenlerin içinde çarpışma yoktur
01:55
so there is no energy dissipation.
23
99195
4692
bu yüzden enerji kaybı da yoktur.
01:59
It's quite remarkable. Think about it.
24
103887
2981
Bu oldukça olağanüstü. Bir düşünün.
02:02
In classical physics, there is always some friction, some energy loss.
25
106868
5079
Klasik fizikte her zaman sürtünme ve enerji kayıpları vardır.
02:07
But not here, because it is a quantum effect.
26
111947
4038
Ancak burada yok, çünkü bu kuantum etkisi.
02:11
But that's not all, because superconductors don't like magnetic fields.
27
116016
8686
Fakat hepsi bu değil, çünkü süperiletkenler manyetik alanı da sevmezler.
02:20
So a superconductor will try to expel magnetic field from the inside,
28
124702
4317
Bu yüzden süperiletkenler manyetik alanı da içlerinden atacaklardır
02:24
and it has the means to do that by circulating currents.
29
129019
6123
ve bu akım dolaşması anlamına gelir.
02:31
Now, the combination of both effects --
30
135142
2990
Bu iki etkinin de birleşimi --
02:34
the expulsion of magnetic fields and zero electrical resistance --
31
138132
6000
manyetik alanın yok edilmesi ve sıfır elektriksel direnç --
02:40
is exactly a superconductor.
32
144132
3168
tam olarak bir süperiletkeni oluşturur.
02:43
But the picture isn't always perfect, as we all know,
33
147300
4216
Ancak hepimizin de bildiği gibi, hiçbir şey mükemmel değildir
02:47
and sometimes strands of magnetic field remain inside the superconductor.
34
151516
7385
ve bazen süperiletkenin içerisinde manyetik alan kalır.
02:54
Now, under proper conditions, which we have here,
35
158901
3654
Ve uygun şartlar altında, burada da olduğu gibi,
02:58
these strands of magnetic field can be trapped inside the superconductor.
36
162555
5090
bu manyetik alan çizgileri süperiletkenin içerisinde kıstırılabilir.
03:03
And these strands of magnetic field inside the superconductor,
37
167645
6257
Ve bu süperiletken içerisinde kalan manyetik alan çizgileri,
03:09
they come in discrete quantities.
38
173902
2845
farklı miktarlara gelirler.
03:12
Why? Because it is a quantum phenomenon. It's quantum physics.
39
176747
3646
Neden? Çünkü bu bir kuantum olayı. Bu kuantum fiziği.
03:16
And it turns out that they behave like quantum particles.
40
180393
3850
Ve daha sonra kuantum parçacıkları hareket ettikleri ortaya çıkar.
03:20
In this movie here, you can see how they flow one by one discretely.
41
184243
5579
Bu videoda, tek tek nasıl birleştiklerini görebilirsiniz.
03:25
This is strands of magnetic field. These are not particles,
42
189822
3893
Bu manyetik alan akımı. Bunlar parçacık değiller,
03:29
but they behave like particles.
43
193715
4295
ancak parçacık özelliği gösterirler.
03:33
So, this is why we call this effect quantum levitation and quantum locking.
44
198010
4194
Bu yüzden bunu biz kuantum kaldırması ve kuantum kilitlenmesi olarak adlandırıyoruz.
03:38
But what happens to the superconductor when we put it inside a magnetic field?
45
202204
6063
Peki manyetin alan içerisine koyduğumuzda süperiletkene ne olur?
03:44
Well, first there are strands of magnetic field left inside,
46
208267
4585
Pekala, öncelikle burada manyetik alan akımları içeride kalır,
03:48
but now the superconductor doesn't like them moving around,
47
212852
4120
ancak süperiletken onların içeride hareket etmesinden hoşlanmazlar,
03:52
because their movements dissipate energy,
48
216972
3448
çünkü onların hareketi enerji kaybına neden olur,
03:56
which breaks the superconductivity state.
49
220420
2946
bu süperiletkenlik durumunu bozar.
03:59
So what it actually does, it locks these strands,
50
223366
4358
Peki aslında ne olur, manyetik alan çizgilerini kilitler,
04:03
which are called fluxons, and it locks these fluxons in place.
51
227724
5752
bunlar flukson olarak adlandırılırlar, ve bu çizgiler kilitlenir.
04:09
And by doing that, what it actually does is locking itself in place.
52
233476
6288
Ve bunu yaparak, aslında kendisini kilitlemiş olur.
04:15
Why? Because any movement of the superconductor will change their place,
53
239764
9216
Neden? Çünkü süperiletkenin herhangi bir hareketi, fluksonların yerini ve
04:24
will change their configuration.
54
248980
1807
biçimlerini değiştirecektir.
04:26
So we get quantum locking. And let me show you how this works.
55
250787
5297
İşte bu kuantum kilitlenmesidir. Size nasıl çalıştığını göstereyim.
04:31
I have here a superconductor, which I wrapped up so it'd stay cold long enough.
56
256084
5760
Bu süperiletkeni, yeterince uzun süre soğuk kalması için sarmıştım.
04:37
And when I place it on top of a regular magnet,
57
261844
4464
Ve onu sıradan bir mıknatısın üzerine koyduğum zaman,
04:42
it just stays locked in midair.
58
266308
3872
sadece havada asılı kalır.
04:46
(Applause)
59
270180
4065
(Alkışlar)
04:50
Now, this is not just levitation. It's not just repulsion.
60
274245
4046
Şimdi, bu sadece havada kalma değil. Bu sadece mıknatısların birbirini itmesi değil.
04:54
I can rearrange the fluxons, and it will be locked in this new configuration.
61
278291
5121
Fluksonları yeniden düzenleyebilirim ve böylece yeni konumunda kilitlenmiş olacak.
04:59
Like this, or move it slightly to the right or to the left.
62
283412
4024
Aynen böyle, ya da biraz sağa ya da sola hareket ettirelim.
05:03
So, this is quantum locking -- actually locking -- three-dimensional locking of the superconductor.
63
287436
7751
İşte bu kuantum kilitlenmesi -- aslında kilitlenme -- süperiletkenin üç boyutlu olarak kilitlenmesi.
05:11
Of course, I can turn it upside down,
64
295187
2160
Tabi ki, bunu baş aşağı da çevirebilirim
05:13
and it will remain locked.
65
297347
2906
ve kilitlenmeyi sürdürecektir.
05:16
Now, now that we understand that this so-called levitation is actually locking,
66
300253
9222
Şimdi, anlıyoruz ki havada kalması aslında kilitlenmedir.
05:25
Yeah, we understand that.
67
309475
4314
Evet, anladık bunu.
05:29
You won't be surprised to hear that if I take this circular magnet,
68
313789
4262
Manyetik alanı her tarafında eşit olan bu dairesel mıknatısı aldığımda
05:33
in which the magnetic field is the same all around,
69
318051
3968
süperiletkenimizin mıknatısın ekseninde
05:37
the superconductor will be able to freely rotate around the axis of the magnet.
70
322019
5936
serbestçe hareket edebilmesine şaşırmayacaksınızdır.
05:43
Why? Because as long as it rotates, the locking is maintained.
71
327955
6024
Neden? Çünkü bu döndükçe kilitlenme hali de devam edecek.
05:49
You see? I can adjust and I can rotate the superconductor.
72
333979
6026
Görüyor musunuz? Hizalayabilirim ve süperiletkeni de döndürebilirim.
05:55
We have frictionless motion. It is still levitating, but can move freely all around.
73
340005
6662
Sürtünmesiz bir hareketimiz var. Hala havada kalıyor, ancak serbestçe etrafta hareket de edebiliyor .
06:02
So, we have quantum locking and we can levitate it on top of this magnet.
74
346667
9280
Evet, kuantum kilitlenmemiz var ve onu mıknatısın üstünde tutabiliriz.
06:11
But how many fluxons, how many magnetic strands are there in a single disk like this?
75
355947
6496
Peki tek bir diskte ne kadar manyetik alan çizgisi, ne kadar flukson var?
06:18
Well, we can calculate it, and it turns out, quite a lot.
76
362443
2881
Aslında bunu hesaplayabiliriz, ve oldukça fazla miktarda bulunduğunu öğreniriz.
06:21
One hundred billion strands of magnetic field inside this three-inch disk.
77
365324
7368
Üç inçlik bir disk içerisinde yüz milyar manyetik alan çizgisi var.
06:28
But that's not the amazing part yet, because there is something I haven't told you yet.
78
372692
4104
Ancak heyecan verici kısım bu değil, henüz size bahsetmediğim şeyler var.
06:32
And, yeah, the amazing part is that this superconductor that you see here
79
376796
5616
Ve evet, heyecan veren kısım şu ki, burda görmüş olduğunuz süperiletken
06:38
is only half a micron thick. It's extremely thin.
80
382412
7525
yalnızca yarım mikron kalınlığında. Bu fazlasıyla ince.
06:45
And this extremely thin layer is able to levitate more than 70,000 times its own weight.
81
389937
9562
Ve bu oldukça ince tabaka kendi ağırlığından 70,000 kat daha fazla ağırlığı kaldırabilir.
06:55
It's a remarkable effect. It's very strong.
82
399499
5833
Bu çok dikkat çekici bir etki. Oldukça güçlü.
07:01
Now, I can extend this circular magnet,
83
405332
3577
Şimdi, bu dairesel mıknatısları genişletebilirim
07:04
and make whatever track I want.
84
408909
4781
ve ona istediğim yolu çizebilirim.
07:09
For example, I can make a large circular rail here.
85
413690
3929
Mesela, geniş-dairesel bir tren yolu yapabilirim.
07:13
And when I place the superconducting disk on top of this rail,
86
417619
6883
Ve süperiletken diski rayların üstüne koyduğum zaman,
07:20
it moves freely.
87
424502
4109
serbestçe hareket eder.
07:24
(Applause)
88
428611
9381
(Alkışlar)
07:33
And again, that's not all. I can adjust its position like this, and rotate,
89
437992
4741
Ve yine, hepsi bu değil. Pozisyonunu bu şekilde ayarlayabilirim, tekrar döndürelim
07:38
and it freely moves in this new position.
90
442733
6441
ve yeni pozisyonda da serbestçe hareket edebilir.
07:45
And I can even try a new thing; let's try it for the first time.
91
449174
4438
Hatta yeni birşey deneyebiliriz; hadi ilk defa burada deneyelim.
07:49
I can take this disk and put it here,
92
453612
5944
Diski alabilirim ve buraya koyabilirim
07:55
and while it stays here -- don't move --
93
459556
2984
ve burada kaldığı sürece -- kıpırdama --
07:58
I will try to rotate the track,
94
462540
6558
Rayları döndürmeyi deneyeceğim
08:04
and hopefully, if I did it correctly,
95
469098
2299
ve umuyorum ki, eğer doğruca yaptıysam,
08:07
it stays suspended.
96
471397
2143
askıda kalacak.
08:09
(Applause)
97
473540
9449
(Alkışlar)
08:18
You see, it's quantum locking, not levitation.
98
482989
6841
Görüyorsunuz, kuantum kilitlenmesi, havada kalma değil.
08:25
Now, while I'll let it circulate for a little more,
99
489830
4135
Şimdi, birazcık onu dolaştırırken,
08:29
let me tell you a little bit about superconductors.
100
493965
3703
hadi, size biraz daha süperiletkenlerden bahsedeyim.
08:33
Now -- (Laughter) --
101
497668
5546
Şimdi -- (Gülüşmeler) --
08:39
So we now know that we are able to transfer enormous amount of currents inside superconductors,
102
503214
7023
Şunu biliyoruz ki süperiletkenlerin içerisinden muazzam miktarda akım geçirebiliriz
08:46
so we can use them to produce strong magnetic fields,
103
510237
5223
ve bunu güçlü miktarda manyetik alan üretmek için kullanabiliriz,
08:51
such as needed in MRI machines, particle accelerators and so on.
104
515460
5186
MRI makinelerinde, parçacık hızlandırıcılarda ihtiyacımız olduğu gibi ve benzer yerlerde de.
08:56
But we can also store energy using superconductors,
105
520646
4560
Hatta süperiletkenleri kullanarak enerji depolayabiliriz,
09:01
because we have no dissipation.
106
525206
1889
çünkü hiçbir enerji kaybımız yok.
09:02
And we could also produce power cables, to transfer enormous amounts of current between power stations.
107
527095
7182
Ve kablolar üreterek güç santralleri arasında muazzam ölçüde enerji aktarabiliriz.
09:10
Imagine you could back up a single power station with a single superconducting cable.
108
534277
9006
Bir düşünün tek bir kablo ile bir santralden yedekleme yapabilirsiniz.
09:19
But what is the future of quantum levitation and quantum locking?
109
543283
4476
Peki kuantum yükselmesinin ve kuantum kilitlenmesinin geleceğinde ne var?
09:23
Well, let me answer this simple question by giving you an example.
110
547759
7139
Pekala, bu basit soruya bir örnekle cevap vereyim.
09:30
Imagine you would have a disk similar to the one I have here in my hand,
111
554898
6413
Hayal edin, benim elimdeki gibi bir diskiniz olabilir,
09:37
three-inch diameter, with a single difference.
112
561311
3879
üç inç çapında, tek bir farkla.
09:41
The superconducting layer, instead of being half a micron thin,
113
565190
5185
Süperiletken yüzey yarım mikron kalınlık yerine,
09:46
being two millimeters thin, quite thin.
114
570375
3088
iki milimetre kalınlığında, oldukça ince.
09:49
This two-millimeter-thin superconducting layer could hold 1,000 kilograms, a small car, in my hand.
115
573463
10735
Bu iki milimetre kalınlığında süperiletken yüzey 1.000 kilogram taşıyabilir, küçük bir araba, elimde.
10:00
Amazing. Thank you.
116
584198
3296
Hayret verici. Teşekkür ederim.
10:03
(Applause)
117
587494
15080
(Alkışlar)
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