ABOUT THE SPEAKER
Boaz Almog - Quantum Researcher
Boaz 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 >>

More profile about the speaker
Boaz Almog | Speaker | TED.com
TEDGlobal 2012

Boaz Almog: The levitating superconductor

Boaz Almog "levitira" supravodič

Filmed:
2,644,569 views

Kako je moguće da jedan nevjerojatno tanak disk, promjera 7,6 cm, levitira stvar težu od njega samog 70,000 puta? U svojoj fascinantnoj, futurističkoj demonstraciji, Boaz Almog pokazuje kako efekt kvantnog zaključavanja omogućuje supravodiču da lebdi iznad magnetne trake -- bez ikakvog trenja i bez gubitka energije.
- Quantum Researcher
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 phenomenonfenomen you saw here for a briefkratak momenttrenutak
0
9752
4318
Fenomen koji ste vidjeli, u jednom kratkom trenutku
00:29
is calledzvao quantumkvantni levitationlevitacija and quantumkvantni lockingzaključavanje.
1
14070
6389
zove se kvantna levitacija i kvantno zaključavanje.
00:36
And the objectobjekt that was levitatinglevitating here
2
20459
3889
Objekt koji je levitirao
00:40
is calledzvao a superconductorsupravodiča.
3
24348
2001
zove se supravodič.
00:42
SuperconductivitySupravodljivost is a quantumkvantni statedržava of matterstvar,
4
26349
5592
Supravodljivost je kvantno stanje stvari,
00:47
and it occursjavlja only belowispod a certainsiguran criticalkritično temperaturetemperatura.
5
31941
4257
koje se događa samo ispod određenih temperatura.
00:52
Now, it's quitedosta an oldstar phenomenonfenomen;
6
36198
2346
Zapravo je to fenomen koji već dugo poznajemo.
00:54
it was discoveredotkriven 100 yearsgodina agoprije.
7
38544
1766
Otkriven je prije stotinu godina.
00:56
HoweverMeđutim, only recentlynedavno,
8
40310
2126
Međutim, tek odnedavno,
00:58
dueuslijed to severalnekoliko technologicaltehnološki advancementsnapredak,
9
42436
2362
zahvaljujući tehnološkom napretku,
01:00
we are now ableu stanju to demonstratepokazati to you
10
44798
2672
možemo vam demonstrirati
01:03
quantumkvantni levitationlevitacija and quantumkvantni lockingzaključavanje.
11
47470
3746
kvantnu levitaciju i kvantno zaključavanje.
01:07
So, a superconductorsupravodiča is defineddefiniran by two propertiesnekretnine.
12
51216
5845
Dakle, supravodič je određen dvama svojstvima.
01:12
The first is zeronula electricalelektrična resistanceotpornost,
13
57061
3456
Prvo svojstvo je odsustvo električnog otpora,
01:16
and the seconddrugi is the expulsionprotjerivanje of a magneticmagnetski fieldpolje from the interiorunutrašnjost of the superconductorsupravodiča.
14
60517
6889
a drugo je izbacivanje magnetskog polja iz unutrašnjosti supravodiča.
01:23
That soundszvukovi complicatedsložen, right?
15
67406
2895
Zvuči kompilcirano, zar ne?
01:26
But what is electricalelektrična resistanceotpornost?
16
70301
2872
No, što je električni otpor?
01:29
So, electricityelektricitet is the flowteći of electronselektroni insideiznutra a materialmaterijal.
17
73173
6249
Elektricitet je protok elektrona unutar materijala.
01:35
And these electronselektroni, while flowingtekući,
18
79422
3349
I ti elektroni se u svom kretanju
01:38
they collidesudariti se with the atomsatomi, and in these collisionssudari
19
82771
2688
sudaraju s atomima, i u tim sudarima
01:41
they loseizgubiti a certainsiguran amountiznos of energyenergija.
20
85459
2216
gube određenu količinu energije.
01:43
And they dissipatetrošiti this energyenergija in the formoblik of heattoplina, and you know that effectposljedica.
21
87675
5601
Ta se energija rasipa u vidu zagrijavanja, i to vam je poznato.
01:49
HoweverMeđutim, insideiznutra a superconductorsupravodiča there are no collisionssudari,
22
93276
5919
Međutim, unutar supravodiča nema sudaranja
01:55
so there is no energyenergija dissipationrasipanje.
23
99195
4692
i stoga nema rasipanja energije.
01:59
It's quitedosta remarkableizvanredan. Think about it.
24
103887
2981
To je zaista izvanredno. Razmislite o tome.
02:02
In classicalklasične physicsfizika, there is always some frictiontrenje, some energyenergija lossgubitak.
25
106868
5079
U klasičnoj fizici, uvijek imamo trenje, uvijek se gubi nešto energije.
02:07
But not here, because it is a quantumkvantni effectposljedica.
26
111947
4038
Ali, ne i ovdje, zbog toga što je riječ o kvantnom efektu.
02:11
But that's not all, because superconductorssupravodiči don't like magneticmagnetski fieldspolja.
27
116016
8686
Ali to nije sve, zato što supravodiči ne vole magnetna polja.
02:20
So a superconductorsupravodiča will try to expelprotjerati magneticmagnetski fieldpolje from the insideiznutra,
28
124702
4317
Zato supravodiči nastoje izbaciti magnetno polje iznutra,
02:24
and it has the meanssredstva to do that by circulatingkruži currentsstruje.
29
129019
6123
a to rade uz pomoć kružnih struja.
02:31
Now, the combinationkombinacija of bothoba effectsefekti --
30
135142
2990
Kombinacija oba efekta --
02:34
the expulsionprotjerivanje of magneticmagnetski fieldspolja and zeronula electricalelektrična resistanceotpornost --
31
138132
6000
izbacivanje magnetnog polja i izostanak električnog otpora
02:40
is exactlytočno a superconductorsupravodiča.
32
144132
3168
jest supravodič.
02:43
But the pictureslika isn't always perfectsavršen, as we all know,
33
147300
4216
No, kako to biva, slika nije uvijek savršena
02:47
and sometimesponekad strandstokova of magneticmagnetski fieldpolje remainostati insideiznutra the superconductorsupravodiča.
34
151516
7385
i ponekad silnice magnetnog polja ostaju u supravodiču.
02:54
Now, underpod properodgovarajuće conditionsUvjeti, whichkoji we have here,
35
158901
3654
Sada, u odgovarajućim uvjetima, kakve imamo ovdje,
02:58
these strandstokova of magneticmagnetski fieldpolje can be trappedzarobljena insideiznutra the superconductorsupravodiča.
36
162555
5090
silnice magnetnog polja mogu ostati zarobljene unutar supravodiča.
03:03
And these strandstokova of magneticmagnetski fieldpolje insideiznutra the superconductorsupravodiča,
37
167645
6257
A te silnice unutar supravodiča
03:09
they come in discretediskretna quantitieskoličine.
38
173902
2845
dolaze u malim količinama.
03:12
Why? Because it is a quantumkvantni phenomenonfenomen. It's quantumkvantni physicsfizika.
39
176747
3646
Zašto? Zato što je to kvantni fenomen. Kvantna fizika.
03:16
And it turnsokreti out that they behaveponašati like quantumkvantni particlesčestice.
40
180393
3850
I ispada da se one ponašaju poput kvantnih čestica.
03:20
In this moviefilm here, you can see how they flowteći one by one discretelydiskretno.
41
184243
5579
U ovom ovdje filmu možete vidjeti kako se diskretno kreću jedna po jedna.
03:25
This is strandstokova of magneticmagnetski fieldpolje. These are not particlesčestice,
42
189822
3893
Ovo su silnice magnetnog polja. Ovo nisu čestice,
03:29
but they behaveponašati like particlesčestice.
43
193715
4295
ali se ponašaju poput čestica.
03:33
So, this is why we call this effectposljedica quantumkvantni levitationlevitacija and quantumkvantni lockingzaključavanje.
44
198010
4194
Dakle, zbog toga se fenomen zove kvantna levitacija i kvantno zaključavanje.
03:38
But what happensdogađa se to the superconductorsupravodiča when we put it insideiznutra a magneticmagnetski fieldpolje?
45
202204
6063
No, što se dešava sa supravodičem kada ga stavimo unutar magnetnog polja?
03:44
Well, first there are strandstokova of magneticmagnetski fieldpolje left insideiznutra,
46
208267
4585
Pa, imamo silnice magnetnog polja koje su ostale unutra,
03:48
but now the superconductorsupravodiča doesn't like them movingkreće around,
47
212852
4120
ali sada supravodiču više ne odgovara da se one kreću naokolo
03:52
because theirnjihov movementspokreti dissipatetrošiti energyenergija,
48
216972
3448
jer njihovo kretanje rasipa energiju
03:56
whichkoji breakspauze the superconductivitysupravodljivost statedržava.
49
220420
2946
i to prekida stanje supravodljivosti.
03:59
So what it actuallyzapravo does, it locksbrave these strandstokova,
50
223366
4358
Tako da zapravo da zaključava te silnice,
04:03
whichkoji are calledzvao fluxonsfluxons, and it locksbrave these fluxonsfluxons in placemjesto.
51
227724
5752
koje se zovu fluksoni. Zaključava fluksone u mjestu.
04:09
And by doing that, what it actuallyzapravo does is lockingzaključavanje itselfsebe in placemjesto.
52
233476
6288
Na taj način on sam sebe zapravo zaključava u mjestu.
04:15
Why? Because any movementpokret of the superconductorsupravodiča will changepromijeniti theirnjihov placemjesto,
53
239764
9216
Zašto? Zato što svaki pokret supravodiča mijenja mjesto silnica
04:24
will changepromijeniti theirnjihov configurationKonfiguracija.
54
248980
1807
i njihovu konfiguraciju.
04:26
So we get quantumkvantni lockingzaključavanje. And let me showpokazati you how this worksdjela.
55
250787
5297
I tako dobivamo kvantno zaključavanje. Pokazat ću vam kako to funkcionira.
04:31
I have here a superconductorsupravodiča, whichkoji I wrappedumotan up so it'dto bi stayboravak coldhladno long enoughdovoljno.
56
256084
5760
Ovdje imam supravodič koji sam umotao kako bi dovoljno dugo ostao hladan.
04:37
And when I placemjesto it on topvrh of a regularredovan magnetmagnet,
57
261844
4464
I kada ga stavim na običan magnet,
04:42
it just staysostaje lockedzaključan in midairzraku.
58
266308
3872
on ostane zaključan u zraku.
04:46
(ApplausePljesak)
59
270180
4065
(Pljesak)
04:50
Now, this is not just levitationlevitacija. It's not just repulsionodbijanje.
60
274245
4046
Pazite, ne radi se o levitaciji. Nije to obično odbijanje.
04:54
I can rearrangePreuređivanje the fluxonsfluxons, and it will be lockedzaključan in this newnovi configurationKonfiguracija.
61
278291
5121
Mogu prerasporediti fluksone i bit će zaključan u ovoj novoj konfiguraciji.
04:59
Like this, or movepotez it slightlymalo to the right or to the left.
62
283412
4024
Na primjer, ovako. Ili ga mogu pomaknuti malo lijevo ili desno.
05:03
So, this is quantumkvantni lockingzaključavanje -- actuallyzapravo lockingzaključavanje -- three-dimensionaltrodimenzionalni lockingzaključavanje of the superconductorsupravodiča.
63
287436
7751
Dakle, ovo je kvantno zaključavanje -- stvarno zaključavanje -- trodimenzionalno zaključavanje supravodiča.
05:11
Of coursenaravno, I can turnskretanje it upsidegore down,
64
295187
2160
Naravno, može se okrenuti i naglavačke
05:13
and it will remainostati lockedzaključan.
65
297347
2906
i ostat će zaključan.
05:16
Now, now that we understandrazumjeti that this so-calledtakozvani levitationlevitacija is actuallyzapravo lockingzaključavanje,
66
300253
9222
Sada kada razumijemo da je tzv. levitacija zapravo zaključavanje,
05:25
Yeah, we understandrazumjeti that.
67
309475
4314
da, to smo shvatili.
05:29
You won'tnavika be surprisediznenađen to hearčuti that if I take this circularkružni magnetmagnet,
68
313789
4262
Neće vas iznenaditi ako vam kažem da će, ako uzmem ovaj kružni magnet
05:33
in whichkoji the magneticmagnetski fieldpolje is the sameisti all around,
69
318051
3968
u kojem je magnetno polje jednako na svim djelovima,
05:37
the superconductorsupravodiča will be ableu stanju to freelyslobodno rotaterotirati around the axisos of the magnetmagnet.
70
322019
5936
supravodič slobodno kružiti oko osi magneta.
05:43
Why? Because as long as it rotatesrotira, the lockingzaključavanje is maintainedodržava.
71
327955
6024
Zašto? Zato što dokle god rotira, održava se zaključavanje.
05:49
You see? I can adjustprilagoditi and I can rotaterotirati the superconductorsupravodiča.
72
333979
6026
Vidite? Mogu namjestiti i rotirati supravodič.
05:55
We have frictionlessfrictionless motionpokret. It is still levitatinglevitating, but can movepotez freelyslobodno all around.
73
340005
6662
Imamo kretanje bez trenja. Još uvijek levitira, ali se može slobodno kretati uokolo.
06:02
So, we have quantumkvantni lockingzaključavanje and we can levitatepomoćnik svećenika it on topvrh of this magnetmagnet.
74
346667
9280
Dakle, imamo kvantno zaključavanje i mogućnost levitacije na vrhu magneta.
06:11
But how manymnogi fluxonsfluxons, how manymnogi magneticmagnetski strandstokova are there in a singlesingl diskdiska like this?
75
355947
6496
No, koliko fluksona, koliko magnetnih silnica imamo u jednom ovakvom disku?
06:18
Well, we can calculateizračunati it, and it turnsokreti out, quitedosta a lot.
76
362443
2881
Pa, možemo to izračunati i ispada da ih je mnogo.
06:21
One hundredstotina billionmilijardi strandstokova of magneticmagnetski fieldpolje insideiznutra this three-inchtri-inčni diskdiska.
77
365324
7368
Stotinu milijardi silnica magnetnog polja nalazi se unutar jednog ovakvog diska veličine 7,6 cm.
06:28
But that's not the amazingnevjerojatan partdio yetjoš, because there is something I haven'tnisu told you yetjoš.
78
372692
4104
Ali, to još nije nevjerojatan dio priče, zato što postoji nešto što vam još nisam rekao.
06:32
And, yeah, the amazingnevjerojatan partdio is that this superconductorsupravodiča that you see here
79
376796
5616
Da, da, nevjerojatan dio priče je taj da je supravodič kojeg ovdje vidite
06:38
is only halfpola a micronmikrona thickgust. It's extremelykrajnje thintanak.
80
382412
7525
debeo samo pola mikrona. Izuzetno je tanak.
06:45
And this extremelykrajnje thintanak layersloj is ableu stanju to levitatepomoćnik svećenika more than 70,000 timesputa its ownvlastiti weighttežina.
81
389937
9562
I taj nevjerojatno tanki sloj može držati nešto 70,000 puta teže od vlastite težine.
06:55
It's a remarkableizvanredan effectposljedica. It's very strongjak.
82
399499
5833
To je nevjerojatan efekt. Izuzetno snažan.
07:01
Now, I can extendprodužiti this circularkružni magnetmagnet,
83
405332
3577
Sada, mogu proširiti ovaj kružni magnet
07:04
and make whateveršto god trackstaza I want.
84
408909
4781
i napraviti kakvu god traku želim.
07:09
For exampleprimjer, I can make a largeveliki circularkružni railželjeznički here.
85
413690
3929
Na primjer, mogu napraviti veliku kružnu traku ovdje.
07:13
And when I placemjesto the superconductingsupravodljivih diskdiska on topvrh of this railželjeznički,
86
417619
6883
I kada na traku stavim supravodljivi disk,
07:20
it movespotezi freelyslobodno.
87
424502
4109
on se slobodno kreće.
07:24
(ApplausePljesak)
88
428611
9381
(Pljesak)
07:33
And again, that's not all. I can adjustprilagoditi its positionpoložaj like this, and rotaterotirati,
89
437992
4741
Ali opet, to nije sve, mogu ga namjestiti ovako i rotirati
07:38
and it freelyslobodno movespotezi in this newnovi positionpoložaj.
90
442733
6441
i on se slobodno kreće u tom novom položaju.
07:45
And I can even try a newnovi thing; let's try it for the first time.
91
449174
4438
I možemo probati i jednu novu stvar; probajmo to po prvi put.
07:49
I can take this diskdiska and put it here,
92
453612
5944
Mogu uzeti ovaj disk, staviti ga ovdje,
07:55
and while it staysostaje here -- don't movepotez --
93
459556
2984
i dok je tu -- ne miči se --
07:58
I will try to rotaterotirati the trackstaza,
94
462540
6558
probat ću zarotirati traku,
08:04
and hopefullynadajmo se, if I did it correctlyispravno,
95
469098
2299
i nadati se, ako sam to dobro učinio,
08:07
it staysostaje suspendedsuspendiran.
96
471397
2143
da će tu ostati.
08:09
(ApplausePljesak)
97
473540
9449
(Pljesak)
08:18
You see, it's quantumkvantni lockingzaključavanje, not levitationlevitacija.
98
482989
6841
Vidite, radi se o kvantnom zaključavanju, ne o levitaciji.
08:25
Now, while I'll let it circulatecirkuliraju for a little more,
99
489830
4135
Sada, pustit ćemo ga da još malo kruži,
08:29
let me tell you a little bitbit about superconductorssupravodiči.
100
493965
3703
a ja ću vam reći nešto o supravodičima.
08:33
Now -- (LaughterSmijeh) --
101
497668
5546
Sada-- (Smijeh) --
08:39
So we now know that we are ableu stanju to transferprijenos enormousogroman amountiznos of currentsstruje insideiznutra superconductorssupravodiči,
102
503214
7023
Sada znamo da možemo prenijeti ogromne količine struje unutar saupravodiča
08:46
so we can use them to produceproizvoditi strongjak magneticmagnetski fieldspolja,
103
510237
5223
pa ih možemo koristiti da bismo stvorili jaka magnetna polja,
08:51
suchtakav as neededpotreban in MRIMRI machinesstrojevi, particlečestica acceleratorsakceleratori and so on.
104
515460
5186
koja su potrebna kod MRI uređaja, ubrzivača čestica, itd.
08:56
But we can alsotakođer storedućan energyenergija usingkoristeći superconductorssupravodiči,
105
520646
4560
Ali unutar supravodiča možemo i spremiti energiju,
09:01
because we have no dissipationrasipanje.
106
525206
1889
zato što nema rasipanja.
09:02
And we could alsotakođer produceproizvoditi powervlast cableskabeli, to transferprijenos enormousogroman amountsiznosi of currentstruja betweenizmeđu powervlast stationsstanice.
107
527095
7182
I možemo proizvesti kablove za prijenos ogromnih količina struje između elektrana.
09:10
ImagineZamislite you could back up a singlesingl powervlast stationstanica with a singlesingl superconductingsupravodljivih cablekabel.
108
534277
9006
Zamislite da možete podržati cijelu elektranu sa samo jednim supravodljivim kablom.
09:19
But what is the futurebudućnost of quantumkvantni levitationlevitacija and quantumkvantni lockingzaključavanje?
109
543283
4476
No što je budućnost kvantne levitacije i kvantnog zaključavanja?
09:23
Well, let me answerodgovor this simplejednostavan questionpitanje by givingdavanje you an exampleprimjer.
110
547759
7139
Pa, odgovorit ću vam na ovo jednostavno pitanje jednim primjerom.
09:30
ImagineZamislite you would have a diskdiska similarsličan to the one I have here in my handruka,
111
554898
6413
Zamislite da imate disk koji je nalik ovom ovdje kojeg imam u ruci,
09:37
three-inchtri-inčni diameterpromjer, with a singlesingl differencerazlika.
112
561311
3879
7,6 centimetara u promjeru, sa samo jednom razlikom.
09:41
The superconductingsupravodljivih layersloj, insteadumjesto of beingbiće halfpola a micronmikrona thintanak,
113
565190
5185
Supravodljivi sloj, umjesto debljine jednog mikrona,
09:46
beingbiće two millimetersmilimetara thintanak, quitedosta thintanak.
114
570375
3088
bude debljine dva milimetra, i dalje jako tanak.
09:49
This two-millimeter-thin2 mm akrep superconductingsupravodljivih layersloj could holddržati 1,000 kilogramskilograma, a smallmali carautomobil, in my handruka.
115
573463
10735
Takav supravodljivi sloj od dva milimetra može držati 1.000 kilograma, manji auto, u mojoj ruci.
10:00
AmazingNevjerojatna. Thank you.
116
584198
3296
Zadivljujuće. Hvala vam.
10:03
(ApplausePljesak)
117
587494
15080
(Pljesak)
Translated by SIBELA KESAC
Reviewed by Suzana Barić

▲Back to top

ABOUT THE SPEAKER
Boaz Almog - Quantum Researcher
Boaz 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 >>

More profile about the speaker
Boaz Almog | Speaker | TED.com