Квантовая левитация (эффект мейснера): научное объяснение

Устойчивость

Мало только заставить предмет парить и зависать в воздухе. Необходимо добиться его устойчивого состояния, которое бывает:

  • статическое;
  • динамическое.

Два этих невесомых состояния имеют некоторые принципиальные различия.

Статическая

Равнодействующие силы, которые возвращают предмет в равновесное положение при любом его отклонении, обеспечивают статическую устойчивость.

Динамическая

Способность устройства, создающего левитацию, подавлять всевозможные вибрирующие движения обеспечивает динамическое устойчивое состояние. Так как само МП не имеет встроенного механизма подавления вибраций, то это делается дополнительно. Для этого используются варианты воздействия:

  • лобового сопротивления;
  • действия вихревых токов;
  • работа управляемых электромагнитов;
  • гашение вибрации с помощью инерционного демпфера.

Для работы электромагнитов в данном случае применяются БЭУ (блоки электронного управления), которые контролируют процесс смещения и вносят необходимую коррекцию в работу магнитов.

Диамагнитная левитация

Диамагнитная левитация имеет ту же природу что и эффект Мейснера (полное вытеснение магнитного поля из материала), она наблюдается при гораздо более сильных полях, но зато не требует предварительного охлаждения. Некоторые опыты доступны любителям. Например, редкоземельный магнит с индукцией около 1 Тл может висеть между двух пластин висмута. В поле с индукцией 11 Тл можно стабилизировать и удерживать маленький магнит в воздухе между пальцами не касаясь его.

Магнитная восприимчивость материалов

Магнитная восприимчивость χ для изотропных тел определяется выражением

χ = Y / H

Y намагниченность 1 г тела;
H напряженность внешнего намагниченного поля.
Материал t , °С χ · 10 6
Азот 18 -0.34
Алюминий 18 0.65
Алюминий сернокислый 18 -0.48
Алюминий хлористый 19 -0.6
Аммиак (газ) 16 -1.1
Аргон 18 -0.48
Ацетон 15 -0.58
Барий 20 0.91
Барий сернокислый -0.306
Барий хлористый 15 -0.41
Бензол 16.8 -0.71
Бериллий хлористый 17 -0.6
Висмут 18 -1.38
260 -1.02
Висмут бромистый 19 -0.33
Висмут иодистый 20 -0.49
Вода 10 -0.72
Водород 18 -1.98
Водород хлористый 22 -0.66
Воздух 20 24.2
Вольфрам 16 0.28
Гадолиний хлористый 18 91
Гадолиния окись 20 130.1
Гелий 18 -0.47
Глицерин 20 -0.54
Железа окись 20 189.1
Железо бромное 18 48
Железо сернокислое 19 74.2
Железо хлористое 17 101.2
Железо хлорное 20 86.2
Золото 18 -0.15
Золото -256.6 -0.13
Иридий 25 0.14
200 0.17
450 0.2
850 0.26
1150 0.31
Кадмий 18 -0.18
Калий 20 0.52
Калий бромистый -0.377
Калий железосинеродистый 21 7.08
Калий марганцевокислый 21 0.175
Калий хлористый 20 -0.52
Кальций 20 1.1
Кварц 20 -0.49
Кислород 20 106.2
Кислород жидкий -195 259.6
Кислород твердый -240 60
Кислота азотная 22 -0.467
Кислота серная 22 -0.44
Кислота уксусная 20 -0.53
Кобальт иодистый 18 32
Кобальт сернокислый 22 59.6
Кобальт хлористый 25 90.5
Кремний 20 -0.13
Литий 16 0.5
Магний 18 0.55
Магний бромистый 20 -0.57
Магний жидкий 700 0.55
Магний хлористый 12 0.58
Марганец 22 9.9
Марганец сернокислый 24 88.5
Марганец хлористый 24 107
Медь 18 -0.085
Молибден 18 0.04
Натрий 18 0.51
Натрий сернокислый 16 -0.86
Натрий хлористый 18 -0.5
Неон 18 -0.33
Нефть 15–20 ок. -0,8
Никель бромистый 18 19
Никель сернокислый 15.9 26.7
Никель хлористый 24 44.7
Никеля закись 48.3
Олово 18 0.025
Олово двуххлористое -0.34
Олово жидкое 400 -0.036
Олово серое 18 -0.35
Палладий 18 5.4
200 4.6
750 2.6
1230 1.7
Парафин 20 ок. -0,5
Платина 18 1.1
250 0.66
700 0.45
1220 0.3
Ртуть 18 -0.19
Ртуть твердая -80 -0.15
Свинец 16 -0.11
Свинец бромистый 20 -0.28
Свинец жидкий 330 -0.08
Свинец иодистый 19 -0.33
Свинец хлористый 15 -0.32
Сера ромб 18 -0.49
Сера жидкая 113 -0.49
Сера жидкая 220 -0.49
Серебро 16 -0.2
Спирт бутиловый -0.74
Спирт метиловый -3 -0.65
Спирт этиловый 19 -0.74
Стекло (крон) -0.9
Сурьма 16 -0.87
Сурьма жидкая 800 -0.49
Сурьма треххлористая 15 -0.36
Сурьмы трехокись 14 -0.19
Тантал 18 0.87
820 0.77
Углекислота 18 -0.42
Углерод алмаз 18 -0.49
400 -0.51
1200 -0.56
Углерод графит 20 -3.5
-170 -6
600 -2
1000 -1.3
Фосфор белый 20 -0.9
Хлор жидкий -60 -0.57
Хлороформ 15 -0.49
Хром 18 3.6
1100 4.2
Хром сернокислый 21 29.5
Хром хлористый 19 44.3
Хрома трехокись 17 0.51
Цинк 18 -0.157
Цинк бромистый 19 -0.4
Цинк жидкий 450 -0.09
Цинк сернокислый -0.48
Цинк хлористый 22 -0.47
Шеллак -0.3
Эбонит 20 0.6
Эрбий 18 22
Этилацетат 6 -0.607
Этилен 20 -1.6
Этилен хлористый -0.602
Эфир этиловый 20 -0.77

Устойчивость

Статическая

Статическая устойчивость значит, что любое смещение из состояния равновесия заставляет равнодействующую силу выталкивать объект обратно в состояние равновесия.

Теорема Ирншоу окончательно доказала, что невозможно левитировать объект, используя только статичные макроскопические магнитные поля. Силы, действующие на любой парамагнетик в любой комбинации с гравитационными, электростатическими, и магнитостатическими сделают положение объекта в лучшем случае неустойчивым относительно одной оси и это может дать неустойчивое равновесие относительно всех осей. Тем не менее, существует несколько возможностей сделать левитацию реальной, на примере использования электронной стабилизации или диамагнетиков (так как Магнитная проницаемость меньше) может быть показано, что диамагнитные материалы устойчивы относительно как минимум одной оси и могут быть устойчивы относительно всех осей. Проводники имеют относительную проницаемость к переменным магнитным полям последнего, так что некоторые конфигурации, использующие магниты, работающие на переменном токе, устойчивы сами по себе.

READ  Какое оборудование применяют для пайки

Динамическая

Динамическая устойчивость проявляется в случаях, когда левитирующая система способна подавить любое возможное виброобразное движение.

Магнитные поля являются консервативными силами и поэтому в принципе не могут иметь встроенный способ подавления. Фактически, многие схемы левитации имеют недостаточное подавление. Таким образом, вибрации могут существовать и вывести объект за пределы зоны равновесия.

Подавление движения осуществляется несколькими способами:

  • внешнее механическое подавление, например лобовое сопротивление
  • использование вихревых токов (влияние на проводник полем)
  • инерционный демпфер в левитируемом объекте
  • электромагниты, управляемые посредством электроники

Литература

the following address Русский перевод письма.

Перевел З.К. Силагадзе, редактирование и подбор иллюстраций С.И.Блинников

Примечания:

1. Более подробная информация о магнитной левитации:

The Real Levitation.
2. Сверхпроводящая левитация:

Principles of superconducting levitation.
Superconducting Levitation.
3. Статью M.V. Berry , A.K. Geim, Eur. J. Phys. 18, 307 (1997) можно найти
здесь: Of Flying Frogs and Levitrons.

4. Другая статья M.V. Berry:

The Levitron: an adiabatic trap for spins.
5. Еще одна статья M. D. Simon et al.:

Spin stabilized magnetic levitation.
6. Популярно о магнитах и магнетизме:

Cool Experiments with Magnets.
7. Как поставить эксперименты по левитации дома:

A magnet in mid-air.
Diamagnetic Levitation Using Silver.
8. Интересная история создания игрушки Левитрона:

A Toy Story. &nbsp

An amazing invention, and a patent failure.
9. Поезд на магнитной подушке:

По рельсам с ускорением.
10. Магнитные подвесы в России:
Веб-страница Государственного Университета Аэрокосмического Приборостроения.


На главную
страницу


Дальнейшие перспективы использования

С одной стороны, маглевы привлекательны своими возможностями быстрого перемещения: по расчетам теоретиков, их можно будет в ближайшем будущем разогнать вплоть до 1 000 километров в час. Ведь их приводит в действие левитация магнитная, а тормозит только сопротивление воздуха. Поэтому придание максимально аэродинамических абрисов составу сильно снижает и его воздействие. К тому же, из-за того, что рельсов они не касаются, износ у таких поездов крайне медленный, что экономически весьма выгодно.

Еще один плюс – снижение шумового эффекта: маглевы передвигаются почти бесшумно по сравнению с обычными поездами. Бонусом также идет использование в них электроэнергии, что позволяет снизить вредное воздействие на природу и атмосферу. Кроме того, поезд на магнитной подушке способен преодолевать более крутые склоны, а это исключает необходимость прокладки железнодорожного полотна в обход холмов и спусков.

Подъёмная сила

Магнитные материалы и системы способны притягивать или отталкивать друг друга с силой, зависящей от магнитного поля и поверхности магнита. Из этого следует, что может быть определено магнитное давление.

Магнитное давление магнитного поля сверхпроводника подсчитывается по формуле:

Pmag=B22μ{\displaystyle P_{mag}={\frac {B^{2}}{2\mu _{0}}}}

где Pmag{\displaystyle P_{mag}} — сила на единицу площади поверхности в Паскалях, B{\displaystyle B} — магнитная индукция над сверхпроводником в Теслах, и μ{\displaystyle \mu _{0}} = 4π×10−7 Н·А−2 — магнитная проницаемость вакуума.

Свободное парение

И вот магнит уже висит в полутора сантиметрах над сверхпроводником, напоминая о третьем законе Кларка: «Любая достаточно развитая технология неотличима от магии». Почему бы не сделать картину еще более магической — разместить на магните свечку? Прекрасный вариант для романтического квантово-механического ужина! Правда, надо учесть пару моментов. Во‑первых, свечи в металлической гильзе стремятся сползти к краю диска-магнита. Чтобы избавится от этой проблемы, можно использовать подсвечник-подставку в виде длинного винта. Вторая проблема — выкипание азота. Если попробовать долить его просто так, то идущий из термоса пар гасит свечу, так что лучше использовать широкую воронку.


Восьмислойный пакет сверхпроводящих лент может легко удержать весьма массивный магнит на высоте 1 см и более. Увеличение толщины пакета повысит удерживаемую массу и высоту полета. Но выше нескольких сантиметров магнит в любом случае не поднимется.

Кстати, а куда именно доливать азот? В какую емкость поместить сверхпроводник? Проще всего оказались два варианта: кювета из сложенной в несколько слоев фольги и, в случае «снежинки», крышечка от пятилитровой бутыли с водой. В обоих случаях емкость ставится на кусок меламиновой губки. Эта губка продается в супермаркетах и предназначена для уборки, она — хороший теплоизолятор, который прекрасно выдерживает криогенные температуры.

Холодная жидкость В целом жидкий азот достаточно безопасен, однако при его использовании все-таки необходимо действовать аккуратно

Также очень важно не закрывать емкости с ним герметично, иначе при испарении в них повышается давление и они могут взорваться! Хранить и транспортировать жидкий азот можно в обычных стальных термосах. По нашему опыту в двухлитровом термосе он сохраняется как минимум двое суток, а в трехлитровом — еще дольше

На один день домашних экспериментов, в зависимости от их интенсивности, уходит от одного до трех литров жидкого азота. Стоит он недорого — примерно 30−50 рублей за литр.

Наконец, мы решили собрать рельс из магнитов и пустить по нему «летящий вагон» с начинкой из сверхпроводника, с обкладками из пропитанной жидким азотом меланиновой губки и оболочкой из фольги. С прямым рельсом проблем не возникло: взяв магниты 20 x 10 x 5 мм и укладывая их на листе железа подобно кирпичам в стене (горизонтальной стене, поскольку нам нужно горизонтальное направление магнитного поля), легко собрать рельс любой длины. Только нужно торцы магнитов смазывать клеем, чтобы они не разъезжались, а оставались плотно сжатыми, без зазоров. По такому рельсу сверхпроводник скользит совершенно без трения. Еще интереснее собрать рельс в форме кольца. Увы, здесь без зазоров между магнитами уже не обойтись, а на каждом зазоре сверхпроводник немного тормозится… Тем не менее хорошего толчка вполне хватает на пару-тройку кругов. При желании можно попробовать обточить магниты и изготовить специальную направляющую для их установки — тогда возможен и кольцевой рельс без стыков.

READ  Чудо-прибор для экономии электроэнергии: работает ли он на самом деле?

Автор — магистрант НИЯУ МИФИ

Статья «Сопротивление бесполезно!» опубликована в журнале «Популярная механика»
(№11, Ноябрь 2014).

Использование МЛ

Применения МЛ не исчерпывается демонстрацией, где левитирующая лягушка подвешена в воздухе при помощи сильного МП. Небольшой перечень возможностей использования левитации с воздействием магнитного поля:

  • на транспорте;
  • в энергетике;
  • в летательных аппаратах;
  • ветряных генераторах;
  • магнитных подшипниках.

Транспорт с магнитной левитацией

Основной плюс использования маглевов – экономный режим потребления энергии, за счёт снижения трения между рельсами и колёсами в традиционных вариантах. Основные затраты приходятся на преодоление сопротивления воздушных масс. Современное оформление вагонов, практическое отсутствие шумов и вибрации делают этот вид транспорта перспективным.

История супер поездов

В России не производят маглевы, но в Санкт-Петербурге подобные разработки грузовых поездов на магнитной подушке уже ведутся. Ученые создали прототип грузового маглева, в дальнейшем обещают сконструировать и пассажирский.

Страны лидеры – Китай и Япония, представляют свои разработки, которые работают уже не один год. Коммерческая скоростная линия в Шанхае позволяет перемещаться из одной точки в другую со скоростью более 430 км/ч.

Японский вариант

Скоростное первенство по праву достаётся японским поездам подобного типа. Весной 2015 года опытный экземпляр поезда установил рекорд на участке, построенном в префектуре Яманаси. Модель Синкансэн L0 развила на этом участке скорость 603 км/ч. Японцы ведут разработки ещё с 70-х годов прошлого века. Работы ведутся в институте ж/д техники (JRTRI), в тесном сотрудничестве с оператором Japan Railways.

Японский JR-Maglev

Магнитные подшипники

В лазерных установках и в оборудовании, где необходима высокая точность (оптические системы), нашли своё применение магнитные подшипники. Они обладают целой линейкой положительных качеств:

  • отсутствие трения, потери равны нулю;
  • повышенная скорость вращения;
  • низкий коэффициент вибрации;
  • возможность герметизации;
  • автоматический электронный контроль.

Газовые турбины, электрогенераторы, работающие на высоких оборотах, криогенные установки – это только некоторые решения для использования таких подшипников.

Бесконтактный магнитный подшипник

Применение в энергетике

Избавление от трения в магнитных подшипниках позволяет говорить о применении магнитной левитации в энергетике. КПД газовых турбин на ТЭС (тепловых электрических станциях) повысился с применением таких деталей. Возможность контролировать и регулировать работу подшипниковых узлов высокооборотных генераторов тока позволила модернизировать и повысить коэффициент автоматизации процесса получения электроэнергии.

Летательные аппараты

Обычный вертолёт тоже можно назвать левитирующим объектом, однако силу земного притяжения он преодолевает с помощью воздушного потока, создаваемого лопастями. Летательные аппараты, использующие МП и движущиеся целенаправленно в разных плоскостях, – это ещё только будущее. В отличие от поездов, проблема конструктивного выполнения стороннего МП находится только в процессе поиска решения.

Самолёт на магнитной подушке

Использование МЛ в ветрогенераторах

Всё дело – в магнитной подвеске, которая значительно увеличивает срок службы генератора. При её наличии ветряная турбина требует гораздо меньших затрат в обслуживании.

Переход транспорта любых видов на МЛ позволит в корне изменить транспортные системы. Кроме коллективного использования таких видов транспорта, возможен переход на индивидуальные системы передвижения человека. Экономия энергии, долговечность вращающихся механизмов, подъём и перемещение грузов – всё это в корне изменит структуру промышленных и сельскохозяйственных объектов, а также внешний облик планеты.

Диамагнетизм плазмы

В клас­сич. тер­мо­ди­на­мич. рав­но­вес­ной плаз­ме, со­глас­но тео­ре­ме Ван Лё­вен, маг­нит­ный мо­мент ра­вен ну­лю и Д. от­сут­ст­ву­ет: диа­маг­нит­ный мо­мент, соз­да­вае­мый за­ря­жен­ны­ми час­ти­ца­ми, дви­жу­щи­ми­ся по замк­ну­тым ор­би­там, пол­но­стью ком­пен­си­ру­ет­ся бла­го­да­ря то­кам, соз­да­вае­мым за счёт раз­ры­ва ор­бит пе­ри­фе­рич. час­тиц при их уда­ре о стен­ку ка­ме­ры, удер­жи­ваю­щей плаз­му. В от­сут­ст­вие удер­жи­ваю­щих сте­нок Д. плаз­мы про­яв­ля­ет­ся в ус­ло­ви­ях кос­мич. плаз­мы или при маг­нит­ном удер­жа­нии плаз­мы (напр., в то­ка­ма­ках). Т. о., Д. плаз­мы свя­зан ис­клю­чи­тель­но с её тер­мо­ди­на­мич. не­рав­но­вес­но­стью. Диа­маг­нит­ный мо­мент плаз­мы су­ще­ст­вен­но воз­рас­та­ет при на­ли­чии маг­нит­ной тур­бу­лент­но­сти. 

Высокотемпературные сверхпроводники

В природе мало чистых сверхпроводников. Большинство их материалов, обладающих свойствами сверхпроводимости, являются сплавами, у которых чаще всего наблюдается лишь частичный эффект Мейснера.

В сверхпроводниках именно способность полностью вытеснять магнитное поле из своего объема разделяет материалы на сверхпроводники первого и второго типов. Сверхпроводниками первого типа являются чистые вещества, например, ртуть, свинец и олово, способные даже при высоких магнитных полях продемонстрировать полный эффект Мейснера. Сверхпроводники второго типа – чаще всего сплавы, а также керамика или некоторые органические соединения, которые в условиях магнитного поля с высокой индукцией способны лишь на частичное вытеснение магнитного поля из своего объема. Тем не менее в условиях очень малой индукции магнитного поля практически все сверхпроводники, в том числе и второго типа, способны на полный эффект Мейснера.

Известно несколько сотен сплавов, соединений и несколько чистых материалов, обладающих характеристиками квантовой сверхпроводимости.

Как сделать левитирующий магнит своими руками

Такой магнит называют левитрон. Его возможно изготовить своими руками, для этого необходимы:

  • катушка индуктивности от старого телевизора;
  • транзисторы S9018 и IRF540N;
  • два сопротивления по 1 кОм (0, 5 Вт);
  • датчик Холла от ненужного DVD ROM или CD ROM дисковода (на схеме SSE);
  • железный болт диаметром 8 мм;
  • полоска пластика для обеспечения зазора.
READ  Крепеж проводов: основные методы и варианты укладки проводов. монтаж проводов к стене, полу и потолку (110 фото)

Электрическая схема устройства левитрона

Важно! Питание устройства подбирается с помощью регулируемого источника питания. Транзисторы устанавливаются на радиаторы

Болт служит сердечником катушки и вставляется внутрь неё.

Конструкция представляет собой вертикальную колонну, внизу которой в магнитном поле левитирует кусочек плоского магнита.

Магнитная левитация – вполне реальный процесс, который отвечает всем законам физики. Результаты разработок, как личного характера, так и творческих достижений специализированных лабораторий, делают ставку на реальную «магнитную подушку» для движения технического прогресса.

Устойчивость

Статическая

Статическая устойчивость значит, что любое смещение из состояния равновесия заставляет равнодействующую силу выталкивать объект обратно в состояние равновесия.

Теорема Ирншоу окончательно доказала, что невозможно левитировать объект, используя только статичные макроскопические магнитные поля. Силы, действующие на любой парамагнетик в любой комбинации с гравитационными, электростатическими, и магнитостатическими сделают положение объекта в лучшем случае неустойчивым относительно одной оси и это может дать неустойчивое равновесие относительно всех осей. Тем не менее, существует несколько возможностей сделать левитацию реальной, на примере использования электронной стабилизации или диамагнетиков (так как Магнитная проницаемость меньше) может быть показано, что диамагнитные материалы устойчивы относительно как минимум одной оси и могут быть устойчивы относительно всех осей. Проводники имеют относительную проницаемость к переменным магнитным полям последнего, так что некоторые конфигурации, использующие магниты, работающие на переменном токе, устойчивы сами по себе.

Динамическая

Динамическая устойчивость проявляется в случаях, когда левитирующая система способна подавить любое возможное виброобразное движение.

Магнитные поля являются консервативными силами и поэтому в принципе не могут иметь встроенный способ подавления. Фактически, многие схемы левитации имеют недостаточное подавление. Таким образом, вибрации могут существовать и вывести объект за пределы зоны равновесия.

Подавление движения осуществляется несколькими способами:

  • внешнее механическое подавление, например лобовое сопротивление
  • использование вихревых токов (влияние на проводник полем)
  • инерционный демпфер в левитируемом объекте
  • электромагниты, управляемые посредством электроники

Летательные аппараты

Теперь перейдем к взаимодействию сверхпроводника и магнитного поля. Малые поля из сверхпроводника вообще выталкиваются, а более сильные проникают в него не сплошным потоком, а в виде отдельных «струй». Кроме того, если мы двигаем магнит возле сверхпроводника, то в последнем наводятся токи, и их поле стремится вернуть магнит назад. Все это делает возможной сверхпроводящую или, как ее еще называют, квантовую левитацию: магнит или сверхпроводник могут висеть в воздухе, стабильно удерживаемые магнитным полем. Чтобы убедиться в этом, достаточно маленького редкоземельного магнитика и кусочка сверхпроводящей ленты. Если же иметь хотя бы метр ленты и неодимовые магниты покрупнее (мы использовали диск 40 x 5 мм и цилиндр 25 x 25 мм), то можно сделать эту левитацию весьма зрелищной, подняв в воздух дополнительный груз.

В первую очередь нужно нарезать ленту на кусочки и скрепить их в пакет достаточной площади и толщины. Скреплять можно и суперклеем, но это не слишком надежно, так что лучше спаять их обычным маломощным паяльником с обычным оловянно-свинцовым припоем. По результатам наших опытов можно рекомендовать два варианта пакетов. Первый — квадрат со стороной в три ширины ленты (36 x 36 мм) из восьми слоев, где в каждом следующем слое ленты укладываются перпендикулярно лентам предыдущего слоя. Второй — восьмилучевая «снежинка» из 24 отрезков ленты длиной 40 мм, уложенных друг на друга так, что каждый следующий отрезок повернут на 45 градусов относительно предыдущего и пересекает его в середине. Первый вариант немного проще в изготовлении, намного компактнее и прочнее, зато второй обеспечивает лучшую стабилизацию магнита и экономичный расход азота за счет его впитывания в широкие щели между листами.


Сверхпроводник может висеть не только над магнитом, но и под ним, да и вообще в любом положении относительно магнита. Равно как и магнит совсем не обязан висеть именно над сверхпроводником.

Кстати, о стабилизации стоит сказать отдельно. Если заморозить сверхпроводник, а потом просто поднести к нему магнит, то висеть магнит не будет — упадет в стороне от сверхпроводника. Чтобы стабилизировать магнит, нам нужно заставить поле проникнуть внутрь сверхпроводника. Сделать это можно двумя способами: «вмораживанием» и «вдавливанием». В первом случае мы размещаем магнит над теплым сверхпроводником на специальной опоре, затем наливаем жидкий азот и убираем опору. Такой метод отлично работает с «квадратом», он же подойдет и для монокристаллической керамики, если вы ее найдете. Со «снежинкой» метод тоже работает, хоть и чуть хуже. Второй метод предполагает, что вы будете силой приближать магнит к уже охлажденному сверхпроводнику, пока тот не захватит поле. С монокристаллом керамики такой метод почти не работает: слишком большие усилия нужны. А вот с нашей «снежинкой» работает великолепно, позволяя стабильно подвесить магнит в разных положениях (с «квадратом» тоже, но положение магнита невозможно сделать произвольным).


Чтобы увидеть квантовую левитацию, достаточно даже небольшого отрезка сверхпроводящей ленты. Правда, удерживать в воздухе получится лишь маленький магнитик и на небольшой высоте.

Научное объяснение опыта

Сверхпроводимость может быть достигнута лишь при очень низких температурах, поэтому сверхпроводник необходимо заранее охладить, например, при помощи высокотемпературных газов, таких как жидкий гелий или жидкий азот.

Затем на поверхность плоского охлажденного сверхпроводника помещают магнит. Даже в полях с минимальной магнитной индукцией, не превышающей 0,001 Тесла, магнит поднимается вверх над поверхностью сверхпроводника примерно на 7-8 миллиметров. Если постепенно увеличивать индукцию магнитного поля, расстояние между поверхностью сверхпроводника и магнитом будет увеличиваться все больше и больше.

Магнит буде продолжать левитировать до того момента, пока внешние условия не изменятся и сверхпроводник не потеряет свои сверхпроводящие характеристики.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: