Сверхпроводник (superconductor). Квантовая левитация.
Понаблюдать за настоящей левитацией сегодня вполне возможно благодаря уникальнейшим свойствам сверхпроводящих материалов.
На данных фотографиях и коротких видеороликах я попытался продемонстрировать очень интересный и волнующий эффект с одним из керамических сверхпроводников. Опыт в народе зовется «гроб Магомеда». (по легенде, гроб с телом пророка так же висел в пространстве без всякой поддержки)
Вызван этот эффект полном вытеснение магнитного поля из объёма проводника при его переходе в сверхпроводящее состояние и больше всего поражает тот факт, что это никакой не фокус, а самая настоящая левитация!
Click to viewПроводов электропитания нет, батареек тоже нет. А почему дымится? Дымится потому что внутри пенопластовой формы жидкий азот. Он крайне необходим, чтобы сверхпроводники чувствовали себя сверхпроводниками. При комнатной температуре магнит лежит над сверхпроводником бесполезными грузом, и только когда охладить керамику до чрезвычайно низкой температуры начинается все это безобразие с левитацией. Это поведение свойственно сверхпроводам фундаментально, так сказать закон природы, поэтому никакого питания для поддержания левитации эта система не требует. Правда здорово?
В бок оно не скатывается по той же причине, почему просто вниз не падает. Вообще сверхпроводник - это не магнит. Это идеальный диамагнетик, т.е. он всеми доступными ему способами пытается из себя магнитное поле вытолкнуть. Но на 100% у него это не получается, т.к. магниты сильные, а у сверхпроводников в жидком азоте не самое высокое критическое поле (величина магнитного поля, разрушающая сверхпроводимость).
И сверхпроводник приходит к такому компромиссу. Он запускает внутри себя бесконечно бегающие по кругу токи (у него же сопротивление 0, почему бы току и не побегать), которые местами магнитное поле от внешнего магнита дополнительно усиливают, зато в других областях создают противополе, которое в сумме с внешним дает ноль. )
Таким образом весь сверхпроводник разделяется на два типа переплетенных областей: в одних магнитное поле нулевое, и там наблюдается торжество сверхпроводимости, а в других концентрируется то поле, что было вытеснено из сверхпроводящих регионов и там уже сверхпроводимости нет.
В результате весь сверхпроводящий блок какбы запомнил магнитное поле, в которое его поместили. И теперь если мы пытаемся его куда-либо сместить (вверх-вниз, вправо-влево), он воспринимает это как изменение внешнего магнитного поля и свои собственным полем пытается втянуться обратно в то положение, где его заморозили. В научной литературе это явление со сверхпроводником называют квантовым захватом (quantum locked), поскольку трубочки проводящего вещества внутри сверхпроводника - квантовый объект.
С жидким азотом каждый сможет, давай без него! Скажите вы. К сожалению, отчасти вы будете правы, так как итоги многолетних поисков комнатнотемпературных сверхпроводников привели всех задействованных в этом ученых к пониманию, что гораздо вероятнее исход, когда комнатная температура опустится до температуры жидкого азота, чем найдут сверхпроводник с температурой близкой к бытовой ;-)
Но не все потерянно. Попытки синтезировать новый класс сверхпроводника продолжаются, ибо создание высокотемпературного сверхпроводника откроет неизведанный рай для новых технологий начиная от суперкомпьютеров на сверхпроводящих элементах, работающих от пальчиковой батарейки, и заканчивая летающими машинками, кораблями, поездами, ну а если кому-то уж сильно захочется запустить кусок земной породы в свободное воздушное плаванье, как на фантастической Пандоре из небезызвестного фильма «АВАТАР», тот тоже без проблем это сможет повторить, острова которых будут летать, как облака, в магнитном поле земли.
You can watch this video on www.livejournal.com
AVATAR (отрывки про высокотемпературный сверхпроводник)
© Саймон Сталенхаг
Как-то так :-)