Мини-чат
Авторизация
Или авторизуйтесь через соц.сети
129
15
15
uCrazybot-1
На uCrazy 16 лет 3 месяца
Хайтек

Израильтяне удивили публику квантовой левитацией

Серия новых опытов в яркой и наглядной форме продемонстрировала зрителям удивительные квантовые эффекты. Парящие без видимой поддержки предметы — можно ли придумать что-то лучшее для того, чтобы обычный человек мог «пощупать» квантовую физику?

Учёные из университета Тель-Авива (Tel Aviv University) поставили несколько экспериментов, проявивших необычные способности сверхпроводников – квантовый захват (quantum trapping) и квантовую левитацию. Физики исследовали, как ведут себя сверхпроводящие тела в магнитных полях в зависимости от ряда условий. И эта изначально научная работа породила любопытный прикладной проект Quantum levitation.

Израильтяне удивили публику квантовой левитацией


При квантовом захвате, в отличие от обычного парения магнитов над сверхпроводником (или наоборот), висящее тело можно сдвинуть, наклонить, сместить ниже или выше по желанию. И после того как экспериментатор убрал руку, предмет «запомнит» новое положение (фотографии Guy Deutscher, Boaz Almog/ Superconductivity group, Tel Aviv University).

Исследователи создали на основе упомянутых феноменов увлекательный набор обучающих и познавательных наборов и показали их с 15 по 18 октября 2011 года в Балтиморе на выставке-конференции американской Ассоциации научно-технических центров (Association of Science-Technology Centers). Одна из целей ассоциации – знакомство в форме игры широкой публики с новейшими достижениями науки и вовлечение масс в обсуждение таких инноваций.



На первый взгляд, перед нами давным-давно виденные опыты с левитацией предметов, основанные на вытеснении магнитного поля сверхпроводником, то есть на эффекте Мейснера. Но на деле всё сложнее.


В модификации «железная дорога» сверхпроводящий диск охотно бегает как над полотном, так и под ним. Аналогично в опыте со статичной подвеской корпус с магнитом можно как угодно наклонять и переворачивать (фотографии Guy Deutscher, Boaz Almog/ Superconductivity group, Tel Aviv University).

Если сверхпроводник достаточно тонкий, объясняют физики, магнитное поле в основном выталкивается из него так же, как и при эффекте Мейснера, но в некоторых отдельных точках оно пронзает материал насквозь, словно «маленькими квантовыми порциями». При этом возникает удивительная цепочка эффектов.

Израильтяне удивили публику квантовой левитацией


Израильтяне создали свои летающие диски из кристаллов сапфира (брались пластинки толщиной 0,5 миллиметра), покрытого слоем сверхпроводящей керамики (оксид иттрия бария меди — YBa2Cu3O7-x) толщиной около 1 микрометра. В сверхпроводящее состояние этот материал переходит при охлаждении ниже минус 185 °C, для чего используется жидкий азот. Весь диск упаковывается в пластик.

Когда этот диск попадает в поле от постоянного магнита, некоторые силовые линии проходят сквозь сверхпроводник – в этих местах возникают потоковые трубки (flux tubes). Внутри каждой такой трубки сверхпроводимость локально разрушается, несмотря на низкую температуру материала.


Формирование потоковых трубок, которые запирают сверхпроводник в том положении относительно магнитов, в котором его оставили (иллюстрация Guy Deutscher, Boaz Almog/ Superconductivity group, Tel Aviv University).

Сверхпроводник допускает существование таких трубок в своих самых «слабых» участках, где сверхпроводимость под действием поля разрушается легче, например на границах зёрен.

Однако любое движение сверхпроводника относительно силовых линий вызывает и смещение трубок. Чтобы это предотвратить, весь кусок материала остаётся запертым в воздухе – сдвигается вместе с источником удерживающего его поля.


Создавая свои игрушки для музеев и выставок, физики заодно поставили рекорд по подъёму левитирующего тела на основе сверхпроводимости – более четырёх сантиметров (кадр Guy Deutscher, Boaz Almog/ Superconductivity group, Tel Aviv University).

В отличие от простой магнитной подвески (вспомнить хотя бы удивительный Levitron), работающей или на притяжение или на отталкивание в зависимости от полярности магнитов, квантовая левитация безразлична к взаимной ориентации силовых линий от магнита и силы тяжести: как ни крути связку магнит-сверхпроводник, они остаются неразлучными, сохраняют исходное взаимное расположение и заданный зазор.

На этом принципе физики построили ряд обучающих комплектов: наборы для демонстрации квантового захвата, демонстратор «квантового подшипника», работающий без трения, прямолинейные рельсы, вдоль которых может скользить летающий диск, и, наконец, закольцованную магнитную железную дорогу.


Подбирая число, размер и расположение магнитов и сверхпроводников, можно получить и «монорельс», и подшипник, удерживающие парящие тела над собой, но при этом позволяющие им смещаться вдоль трассы или вращаться вокруг оси (фотографии Guy Deutscher, Boaz Almog/ Superconductivity group, Tel Aviv University).

Последние две игрушки работают потому, что явление захвата зависит среди прочего и от соотношения размера диска и магнита. При правильном «рисунке» из магнитиков сверхпроводящий диск, который толкнули рукой, перескакивает от одного магнита к другому, не падая на пол.

Напоследок добавим, что эксперименты израильтян в лаборатории, а не на выставке в чём-то оказались даже эффектнее. Им удалось добиться от пары диск-магнит заметно большего зазора при сохранении явления захвата.

В другом эксперименте сразу два диска летали на разной высоте над одной и той же «дорогой» в противоположных направлениях, не теряя связи с магнитами и не мешая друг другу. На всё это действительно стоит посмотреть поближе.



Автор статьи: Леонид Попов

все теги
Комментарии24
  1. Alex42rus
    На uCrazy 16 лет 6 дней
    поезд без всякого трения, вот это будет крутотень)
  2. kuznetsov
    На uCrazy 16 лет 8 месяцев
    Все правильно. Ребята делом заняты и не страдают ерундой
  3. Graf
    На uCrazy 18 лет 8 дней
    Так и до машин из "пятого элемента" не далеко!)
  4. 42region
    На uCrazy 16 лет 3 месяца
    да, про "захват" что-то новенькое, по крайней мере еще не слышал про него. Интересненько, на лекциях при рассмотрении тонкого сверхпроводника в м.п. про него не говорилось ни слова, хотя я предполагал что при достаточно тонком образце, эффект Мейснера уже будет работать по другому, и при предельной толщине, м.п. будет пронизывать проводник.
  5. DELETE_1
    На uCrazy 14 лет 5 месяцев
    Не новое изобретение. Я про это читал в книге про научно-популярную физику, изданную в конце 60-х годов.
  6. _Korl_
    На uCrazy 13 лет 1 месяц
    знаю знаю:понадобится жидки азот,магнит и кусок свинца.обливаем свинец азотом ставим на него магнит,вуаля professor
  7. she is
    На uCrazy 13 лет 10 месяцев
  8. RaiskiSatana
    На uCrazy 15 лет 11 месяцев
    Проблема в том, что если взять довольно большой предмет и попытается поднять его в воздух на основе этого эффекта - ничего не выйдет. Подъемная сила довольно таки мала.
    Да и стоит проблема в охлаждении объекта до нужной температуры и ее поддержание - т.к. если температура превысит нужную - объект упадет.
  9. ufo
    На uCrazy 17 лет 9 месяцев
    Теперь понятно почему квантовая, ато в предыдущем посте одна видюшка и нифига толком.
    Хорошая статейка, всё как надо, подробно.
    Спасибо!
  10. InSmoke
    На uCrazy 15 лет 6 месяцев
    Я твой сверхпроводник летал
  11. jekob
    На uCrazy 13 лет 4 месяца
    Гаджет для супер героя thumbup
  12. DELETE_1
    На uCrazy 14 лет 5 месяцев
    Цитата: _Korl_
    понадобится жидки азот
    Жидкий гелий.
  13. Traunt
    На uCrazy 13 лет 1 месяц
    Ну прям новинка.........
  14. Dimon.
    На uCrazy 15 лет 7 месяцев
    Цитата: RaiskiSatana
    роблема в том, что если взять довольно большой предмет и попытается поднять его в воздух на основе этого эффекта - ничего не выйдет.

    а если взять более мощный магнит? мне кажется у них всё получится :)
  15. LynX
    На uCrazy 17 лет 9 месяцев
    Есть боянистый ролик ему лет эдак 5-7 так вот там наш мужик это в задрипанной лаборатории уже проделал.
  16. fanlinp
    На uCrazy 14 лет 10 месяцев
    Скоро будем заправляться не бензином, а жидким азотом))
  17. Dimon.
    На uCrazy 15 лет 7 месяцев
    Цитата: LynX
    Есть боянистый ролик ему лет эдак 5-7

    ссылку в студию
  18. _Zet
    На uCrazy 12 лет 6 месяцев
    Еврейские ученые посмотрели Ютуб и "придумали" lol
  19. xitov
    На uCrazy 13 лет 1 месяц
    кашерные летающие диски с пропеллером
  20. Xiary
    На uCrazy 14 лет 4 месяца
    Alex42rus,
    давно уже
  21. sepp
    На uCrazy 12 лет 9 месяцев
    Тема...
  22. Ultor
    На uCrazy 16 лет 1 месяц
    какой жидкий азот :) уже существуют соединения, входящие в сверхпроводящее состояние около нуля цельсия.
  23. frest
    На uCrazy 17 лет 2 месяца
    Удивили блин)))
    В СССР в 80 каком то году еще такой эксперемент был... тема баянище!
    И да, давно есть поезд на магнитной подушке, без всяких сверхпроводимостей, зато вполне рабочий...
  24. gurthos
    На uCrazy 15 лет 6 месяцев
    Lokki,
    LynX,
    вот именно!) наши уже давным давно это сделали и года 3-4 назад по телеку показывали)

{{PM_data.author}}

{{alertHeader}}