Как работает квантовая ловушка с диамагнетиками?

Я только что видел эту демонстрацию кем-то из лаборатории Тель-Авивского университета.

То, чего они там добились, поражает воображение. У меня самого есть левитрон, который использует эффект Холла для левитации магнита, проблема в том, что магнит всегда должен быть плоско обращен к основанию с эффектом Холла, любой дисбаланс разрушит левитацию. Но в случае с видео вы можете видеть, что он не ограничен такими вещами, диск может левитировать и оставаться неподвижным под любым углом и ориентацией. Вместо того, чтобы левитировать, диск просто удерживается неподвижно.

Как это произошло? Он называл это квантовой ловушкой, но я слабо представляю, что это такое...

Кроме того, какой материал является основой в этих демонстрациях? Является ли круговая дорожка на демонстрации магнитной? Я предполагаю, что это так. Есть ли какой-нибудь мыслимый способ для этой технологии заставить объекты левитировать на любой поверхности?

Я хотел бы знать, было ли это возможной темой для проекта научной ярмарки? И если да, то где я могу получить сапфировый кристалл и суперпроводник?

Ответы (2)

В этой статье эффект описан более подробно. Стабильная левитация вызвана комбинацией эффекта Мейснера и закрепления потока в сверхпроводниках II типа.

Эффект Месснера — это свойство сверхпроводников, которое предотвращает проникновение магнитного потока в сверхпроводящий материал (за пределы глубины проникновения ). Это происходит из-за того, что приложенное магнитное поле индуцирует «экранирующие» токи на поверхности сверхпроводника, которые создают противоположное магнитное поле, которое точно компенсирует приложенное поле. Это как если бы вы взяли два обычных магнита с двумя северными полюсами, направленными друг на друга, и подвесили один над другим.

Одного этого недостаточно для стабильной левитации, показанной на видео; для этого требуется свойство закрепления потока сверхпроводников II типа. Закрепление потока происходит при приложении магнитного поля относительно низкой напряженности. Поток частично проникает в сверхпроводник, но концентрируется вокруг дефектов материала. Сверхпроводник жестко удерживается в магнитном поле и испытывает своего рода трение , когда его толкают, потому что вихри потока вынуждены перемещаться из одного места закрепления в другое.

Конструкция дорожки позволяет сверхпроводнику свободно двигаться в одном направлении:

По длине трека поле не имеет разброса, что позволяет сверхпроводнику двигаться назад и вчетверо без потери энергии. Перпендикулярно длине дорожки полюса стержневого магнита выровнены антипараллельно друг другу (SNS). Такое выравнивание создает довольно сильный градиент [по ширине дорожки]. Разница напряженности магнитного поля с одной стороны дорожки на другую настолько велика, а пиннинг настолько силен в этом сверхпроводнике, что существует не только сопротивление, но и восстанавливающая сила. Если сверхпроводнику дать небольшой толчок в попытке сдвинуть его с дорожки, он слегка колеблется и быстро возвращается в исходное положение.

Если фиксация достаточна и если магнитная дорожка достаточно сильна, то левитирующий «поезд» должен оставаться на месте, даже если дорожка повернута вбок или перевернута. Обратите внимание, что если приложенное магнитное поле чрезвычайно сильное, это может привести к тому, что сверхпроводник потеряет свою сверхпроводимость.

Видео здесь на YouTube содержит дополнительную информацию, а также видео эффекта.

Шайба представляет собой слой сапфирового стекла толщиной 500 микрон, который покрыт слоем сверхпроводника толщиной 0,5 микрона, а затем золотом. Все это завернуто в пищевую пленку/пищевую пленку.

Блокировка объясняется с 1:52 до 2:09 и связана с магнитным полем, проходящим через определенные части шайбы:

скриншот из видео

Теперь я не утверждаю, что понимаю все это, но именно это, кажется, облегчает блокировку, хотя видео на данный момент не вдается в какие-либо подробности.

Таким образом, потенциально, если бы у нас были сверхпроводники при нормальной температуре, прикрепленные к автомобилям, и магниты на дороге, мы могли бы получить левитирующую машину без трения, которая требовала бы гораздо меньше энергии для движения. На видео кажется, что диски могут левитировать друг над другом без помех. Кажется вполне применимым, если когда-нибудь наступит день, когда левитирующие автомобили должны будут двигаться друг над другом, а не ограничиваться одной плоскостью. Хотя я не знаю, насколько практично было бы превратить все дороги в магниты. Однако все равно интересно
Вы знаете, из какого материала состоит 0,5-микронный сверхпроводник?
@Marius - в видео не указано, из чего оно сделано;)
Как работает квантовая ловушка с диамагнетиками?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v