The phenomenon you saw here for a brief moment is called quantum levitation and quantum locking. And the object that was levitating here is called a superconductor. Superconductivity is a quantum state of matter, and it occurs only below a certain critical temperature.
El fenómeno que vieron por unos momentos se llama levitación cuántica o bloqueo cuántico. Y el objeto que estaba levitando se llama superconductor. La superconductividad es un estado cuántico de la materia y se da solo bajo ciertas temperaturas críticas.
Now, it's quite an old phenomenon; it was discovered 100 years ago. However, only recently, due to several technological advancements, we are now able to demonstrate to you quantum levitation and quantum locking.
Pero es un fenómeno bastante viejo; fue descubierto hace 100 años. Sin embargo, debido a varios avances tecnológicos recientes, ahora podemos mostrarles la levitación y el bloqueo cuánticos.
So, a superconductor is defined by two properties. The first is zero electrical resistance, and the second is the expulsion of a magnetic field from the interior of the superconductor. That sounds complicated, right? But what is electrical resistance? So, electricity is the flow of electrons inside a material. And these electrons, while flowing, they collide with the atoms, and in these collisions they lose a certain amount of energy. And they dissipate this energy in the form of heat, and you know that effect. However, inside a superconductor there are no collisions, so there is no energy dissipation.
Un superconductor está definido por dos propiedades. La primera es la resistencia eléctrica nula y la segunda es la expulsión de un campo magnético desde el interior del superconductor. Suena complicado, ¿verdad? Pero, ¿qué es la resistencia eléctrica? La electricidad es el flujo de electrones por el interior de un material. Y estos electrones, al fluir, colisionan con los átomos y en estas colisiones pierden una determinada cantidad de energía. Disipan esta energía en forma de calor y ya conocen ese efecto. No obstante, en el interior de un superconductor no hay colisiones y por ende no hay disipación de energía.
It's quite remarkable. Think about it. In classical physics, there is always some friction, some energy loss. But not here, because it is a quantum effect. But that's not all, because superconductors don't like magnetic fields. So a superconductor will try to expel magnetic field from the inside, and it has the means to do that by circulating currents. Now, the combination of both effects -- the expulsion of magnetic fields and zero electrical resistance -- is exactly a superconductor.
Es extraordinario. Piénsenlo. En la física clásica siempre hay fricción y se pierde algo de energía. Pero aquí no, porque es un efecto cuántico. Pero eso no es todo, porque a los superconductores no les gustan los campos magnéticos. Por eso un superconductor trata de expulsar el campo magnético desde el interior y lo hace mediante la circulación de corrientes. La combinación de ambos efectos -la expulsión de los campos magnéticos y la resistencia eléctrica nula- es precisamente un superconductor.
But the picture isn't always perfect, as we all know, and sometimes strands of magnetic field remain inside the superconductor. Now, under proper conditions, which we have here, these strands of magnetic field can be trapped inside the superconductor. And these strands of magnetic field inside the superconductor, they come in discrete quantities. Why? Because it is a quantum phenomenon. It's quantum physics. And it turns out that they behave like quantum particles.
Pero no todo es perfecto, como sabemos, y a veces quedan residuos de campo magnético dentro del superconductor. En las condiciones apropiadas, que aquí tenemos, esos campos magnéticos pueden quedar atrapados en el superconductor. Y estos campos del interior del superconductor están en cantidades discretas. ¿Por qué? Porque es un fenómeno cuántico. Es física cuántica. Y resulta que se comportan como partículas cuánticas.
In this movie here, you can see how they flow one by one discretely. This is strands of magnetic field. These are not particles, but they behave like particles. So, this is why we call this effect quantum levitation and quantum locking.
En esta película pueden ver cómo fluyen uno a uno, en forma discreta. Estos son residuos de campo magnético. No son partículas, pero se comportan como partículas. Por esta razón el efecto se llama levitación cuántica o bloqueo cuántico.
But what happens to the superconductor when we put it inside a magnetic field? Well, first there are strands of magnetic field left inside, but now the superconductor doesn't like them moving around, because their movements dissipate energy, which breaks the superconductivity state. So what it actually does, it locks these strands, which are called fluxons, and it locks these fluxons in place. And by doing that, what it actually does is locking itself in place. Why? Because any movement of the superconductor will change their place, will change their configuration.
Pero, ¿qué le pasa al superconductor cuando lo ponemos en de un campo magnético? Bueno, primero hay residuos de campo magnético en el interior pero ahora el superconductor no quiere que se muevan porque sus movimientos disipan energía y eso rompe el estado de superconductividad. Entonces, bloquea esos cuantos de campo magnético, denominados fluxones, y los bloquea en el lugar. Y, al hacerlo, realmente se autobloquea. ¿Por qué? Porque cada movimiento del superconductor cambiará su posición, cambiará su configuración.
So we get quantum locking. And let me show you how this works. I have here a superconductor, which I wrapped up so it'd stay cold long enough. And when I place it on top of a regular magnet, it just stays locked in midair.
Así, obtenemos el bloqueo cuántico. Les mostraré su funcionamiento. Aquí tengo un superconductor, que he envuelto para que permanezca frío bastante tiempo. Y si lo coloco en la parte superior de un imán común queda bloqueado en el aire.
(Applause)
(Aplausos)
Now, this is not just levitation. It's not just repulsion. I can rearrange the fluxons, and it will be locked in this new configuration. Like this, or move it slightly to the right or to the left. So, this is quantum locking -- actually locking -- three-dimensional locking of the superconductor. Of course, I can turn it upside down, and it will remain locked.
Pero no es simple levitación. Tampoco es sólo repulsión. Reconfigurando los fluxones, quedan bloqueados en esta nueva posición. De esta manera, lo movemos a la izquierda o a la derecha. Es un bloqueo cuántico, en realidad, un bloqueo tridimensional del superconductor. Claro, puedo darle vuelta, y quedará bloqueado.
Now, now that we understand that this so-called levitation is actually locking, Yeah, we understand that. You won't be surprised to hear that if I take this circular magnet, in which the magnetic field is the same all around, the superconductor will be able to freely rotate around the axis of the magnet. Why? Because as long as it rotates, the locking is maintained. You see? I can adjust and I can rotate the superconductor. We have frictionless motion. It is still levitating, but can move freely all around.
Ahora que ya entendimos que esta denominada levitación en realidad es un bloqueo -sí, lo entendemos- no les sorprenderá saber que si tomo este imán circular, que tiene un campo magnético uniforme, el superconductor podrá rotar libremente por el eje del imán. ¿Por qué? Porque mientras rota, se mantiene el bloqueo. ¿Lo ven? Puedo ajustarlo y rotar el superconductor. Tenemos un movimiento sin fricción. Sigue levitando, pero puede moverse libremente.
So, we have quantum locking and we can levitate it on top of this magnet. But how many fluxons, how many magnetic strands are there in a single disk like this? Well, we can calculate it, and it turns out, quite a lot. One hundred billion strands of magnetic field inside this three-inch disk.
Entonces, hay bloqueo cuántico y levitación encima del imán. Pero, ¿cuántos fluxones, cuántos cuantos magnéticos hay en un disco como este? Bueno, podemos calcularlo, y resultan ser muchos. Cien mil millones de cuantos de campo magnético dentro de este disco de casi 8 cm.
But that's not the amazing part yet, because there is something I haven't told you yet. And, yeah, the amazing part is that this superconductor that you see here is only half a micron thick. It's extremely thin. And this extremely thin layer is able to levitate more than 70,000 times its own weight. It's a remarkable effect. It's very strong.
Y, sin embargo, eso no es lo sorprendente. Hay algo que no les he contado todavía. Y, sí, lo sorprendente es que este superconductor que ven aquí sólo tiene medio micrón de espesor. Es extremadamente delgado. Esta capa extremadamente delgada es capaz de levitar más de 70 000 veces su propio peso. Es un efecto notable. Es muy fuerte.
Now, I can extend this circular magnet, and make whatever track I want. For example, I can make a large circular rail here. And when I place the superconducting disk on top of this rail, it moves freely.
Ahora, puedo extender este imán circular, y construir la pista que quiera. Por ejemplo, puedo hacer un carril circular aquí. Y cuando coloco el disco superconductor sobre este riel, se mueve libremente.
(Applause)
(Aplausos)
And again, that's not all. I can adjust its position like this, and rotate, and it freely moves in this new position. And I can even try a new thing; let's try it for the first time. I can take this disk and put it here, and while it stays here -- don't move -- I will try to rotate the track, and hopefully, if I did it correctly, it stays suspended.
Y, nuevamente, eso no es todo. Puedo ajustar su posición así, y rotarlo, y se mueve libremente en esta nueva posición. Y puedo probar algo más; intentémoslo por primera vez. Puedo tomar este disco y ponerlo aquí, y mientras está aquí -no te muevas- trataré de rotar la pista y, con suerte, si lo hice bien, queda suspendido.
(Applause)
(Aplausos)
You see, it's quantum locking, not levitation. Now, while I'll let it circulate for a little more, let me tell you a little bit about superconductors. Now -- (Laughter) -- So we now know that we are able to transfer enormous amount of currents inside superconductors, so we can use them to produce strong magnetic fields, such as needed in MRI machines, particle accelerators and so on. But we can also store energy using superconductors, because we have no dissipation.
Ya ven, es bloqueo cuántico, no levitación. Mientras hago que circule un poco más, les contaré un poco más de los superconductores. Ahora... (Risas) Ahora que sabemos que podemos transferir gran cantidad de corriente por los superconductores, podemos usarlos para producir grandes campos magnéticos, como los necesarios en los resonadores magnéticos, en aceleradores de partículas, etc. Pero con los superconductores también se puede almacenar energía porque no hay disipación.
And we could also produce power cables, to transfer enormous amounts of current between power stations. Imagine you could back up a single power station with a single superconducting cable. But what is the future of quantum levitation and quantum locking? Well, let me answer this simple question by giving you an example. Imagine you would have a disk similar to the one I have here in my hand, three-inch diameter, with a single difference. The superconducting layer, instead of being half a micron thin, being two millimeters thin, quite thin. This two-millimeter-thin superconducting layer could hold 1,000 kilograms, a small car, in my hand. Amazing. Thank you.
Y también podríamos producir cables, transferir grandes cantidades de corriente entre centrales eléctricas. Imaginen que pudieran respaldar una central eléctrica con un simple cable superconductor. ¿Cuál es el futuro de la levitación cuántica y del bloqueo cuántico? Responderé esta pregunta con un ejemplo. Supongan que tienen un disco como el que tengo aquí en mi mano, de unos 8 cm de diámetro, con una sencilla diferencia. La capa superconductora, en vez de ser de medio micrón de espesor, es de dos milímetros, bastante delgada. Esta capa superconductora de dos milímetros de espesor podría sostener una tonelada, un coche pequeńo, en mi mano. Increíble. Gracias.
(Applause)
(Aplausos)