Свръхпроводимост и квантова левитация

Историята на свръхпроводимостта

През 1911 г. холандският физик Хайке Камерлинг Онес (натисни тук - Нобелова награда за 1913 г.) изследва съпротивлението на чист живак при ниски температури. Под определена (критична Т_с) температура, съпротивлението на живака със скок става равно на нула. Това означава, че при протичане на ток през свръхпроводник в него не се отделя топлина. Явлението наречено свръхпроводимост намира приложение в конструирането на мощни електромагнити за ускорителите на заредени частици, в медицинските магнитни томографи и др.

Руснаците Алексей Абрикосов, Виталий Гинсбург и англичанина Антъни Легет бяха отличени за решаващия им принос в обяснението на два феномена в квантовата физика - свръхпроводимостта и свръхтечливостта и получиха Нобеловата награда по Физика, 2003, натисни тук. 

Квантова левитация

Групата по свръхпроводимостта към Университета в Тел Авив под ръководството на проф. Ги Дойчер, изучава все още непознатия напълно механизъм на свръхпроводимостта във високотемпературни свръхпроводници (натисни тук за демонстрация).

Изследванията им са посветени на невероятната физика на свръхпроводниците, достъпна и вълнуваща за млади и възрастни чрез уникалните и контра - интуитивните явления - „квантови капани” и „квантовата левитация ".

Парченце сапфирен кристал е покрит с тънък (~ 1μm дебелина) керамичен материал, итрийво- бариево- меден оксид (YBa₂Cu₃O₇). Керамичният слой няма интересни магнитни или електрически свойства при стайна температура. Въпреки това, когато се охлади под -185 º C (чрез потапяне в течен азот) този материал се превръща в свръхпроводник. Провежда електричество без съпротивление, без загуба на енергия.

Илюстрация на ефекта на Майснер, магнитното поле не прониква в свръхпроводника

Свръхпроводимостта и магнитното поле не се "харесват" помежду си. Свръхпроводниците не позволяват магнитно проникване в тяхната  вътрешност. Това е т.н. ефект на Майснер (Meissner effect).

Магнит левитира над свръхпроводник

Тъй като свръхпроводника е изключително тънък, магнитното поле все пак успява да проникне в дискретни количества (това е квантовата физика в края на краищата!), наречени поточни тръби.

Вътре в магнитната поточна тръба свръхпроводимостта е локално унищожена. Свръхпроводникът се опитва да запази магнитните тръби, свързани в малки области. Всяко пространственото движение на свръхпроводника  предизвиква движение на поточните тръби. За да се предотврати това, свръхпроводника остава като хванат в невидим "капан" във въздуха.