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.
پدیده ای را که در اینجا برای زمان کوتاهی میبینید کوانتوم شناور و یا کوانتومی قفلی نامیده می شود. پدیده ای را که در اینجا برای زمان کوتاهی میبینید کوانتوم شناور و یا کوانتومی قفلی نامیده می شود. شي که در اینجا شناوره ابر رسانا نامیده میشود. شي که در اینجا شناوره ابر رسانا نامیده میشود. ابر رسانا یک موقعیت کوانتومی از یک ماده است، و این فقط در زیر درجه حرارت بحرانی( درجه حرارتی که گاز تحت فشار به مایع تبدیل میشود،در اینصورت به ابر رسانا تبدیل میشود) است. ابر رسانا یک موقعیت کوانتومی از یک ماده است، و این فقط در زیر درجه حرارت بحرانی( درجه حرارتی که گاز تحت فشار به مایع تبدیل میشود،در اینصورت به ابر رسانا تبدیل میشود) است.
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.
این پدیده نسبتا قدیمیست: حدود صد سال پیش کشف شد با این حال، تنها در این اواخر، با توجه به چندید پیشرفت تکنولوژیکی ، ما قادر به نشان دادن به کوانتوم شناور و یا کوانتومی قفلی هستیم.. با این حال، تنها در این اواخر، با توجه به چندید پیشرفت تکنولوژیکی ، ما قادر به نشان دادن به کوانتوم شناور و یا کوانتومی قفلی هستیم.. با این حال، تنها در این اواخر، با توجه به چندین پیشرفت تکنولوژیکی ، ما قادر به نشان دادن به کوانتوم شناور و یا کوانتومی قفلی هستیم. با این حال، تنها در این اواخر، با توجه به چندین پیشرفت تکنولوژیکی ، ما قادر به نشان دادن به کوانتوم شناور و یا کوانتومی قفلی هستیم.
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.
ابر رساناها با دو مشخصه خاص تعریف میشوند. اولی مقاومت الکتریکی صفر، و دومی خروج از میدان مغناطیسیه از داخل ابر رساناهاست. اولی مقاومت الکتریکی صفر، و دومی خروج از میدان مغناطیسیه از داخل ابر رساناهاست. به نظر پیچیده میاد. درسته؟ اما مقاومت الکتریکی چیست؟ خُب الکتریسیته جریان الکترون ها در داخل یک ماده است. و در حالی که این الترونها در جریانند ، آنها با اتم برخورد میکنند و با این برخورد آنها میزان معینی از انرژی را آزاد میکنند. و در حالی که این الترونها در جریانند ، آنها با اتم برخورد میکنند و با این برخورد آنها میزان معینی از انرژی را آزاد میکنند. و در حالی که این الترونها در جریانند ، آنها با اتم برخورد میکنند و با این برخورد آنها میزان معینی از انرژی را آزاد میکنند. و آنها این انرژی را بصورت گرما دفع میکنند، شما اثر آن را میدونید. ولیکن، در درون یک ابر رسانا هیچ برخوردی وجود ندارد، و هیچ انرژی اتلاف شده ای وجود ندارد . ولیکن، در درون یک ابر رسانا هیچ برخوردی وجود ندارد، و هیچ انرژی اتلاف شده ای وجود ندارد .
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.
این بسیار فوق العاده است. در این مورد فکر کنید. در فیزیک کلاسیک، همواره مقداری اصطکاک وجود داره، و بخش از انرژی از دست میرود. در اینجا نه، زیرا این یک اثر ونتیجه کوانتومیست. اما این همه ماجرا نیست زیرا ابر رساناها میدان مغناطیسی را دوست ندارند. بنابر این یک ابررسانا سعی میکند که از میدان مغناطیسی خارج شود. بدین معنی که با یک جریان چرخشی انجام میشود. ترکیب هر دو اثر-- خروج از میدان مغناطیسی و مقاومت الکتریکی صفر-- دقیقا یک ابر رسانا است. ترکیب هر دو اثر-- خروج از میدان مغناطیسی و مقاومت الکتریکی صفر-- دقیقا یک ابر رسانا است. ترکیب هر دو اثر-- خروج از میدان مغناطیسی و مقاومت الکتریکی صفر-- دقیقا یک ابر رسانا است.
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.
اما تصویر همواره بی نقص نیست ، شما این را میدونید، و گاهی اوقات رشته های مغناطیسی در ابر رسانا باقی می ماند. اما تصویر همواره بی نقص نیست ، شما این را میدونید، و گاهی اوقات رشته های مغناطیسی در ابر رسانا باقی می ماند. در شرایط مناسب، که ما در اینجا داریم، این رشته های میدان مغناطیسی میتوانند در درون ابر رسانا به دام بیفتند. در شرایط مناسب، که ما در اینجا داریم، این رشته های میدان مغناطیسی میتوانند در درون ابر رسانا به دام بیفتند. و این رشته های میدان مغناطیسی درون این رساناها مجزا و گسسته شوند. و این رشته های میدان مغناطیسی درون این رساناها مجزا و گسسته شوند. چرا؟ زیرا این یک پدیده کوانتومه. این فیزیک کوانتومیست. و این تبدیل به یک ذره کوانتومی میشود و مثل آن رفتار میکند.
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.
در این فیلم، میتوانید جریان یک به یک این گسست را ببینید و این رشته های میدان مغناطیسیست. اینها ذرات نیستند ولی مانند ذرات عمل میکنند. و این رشته های میدان مغناطیسیست. اینها ذرات نیستند ولی مانند ذرات عمل میکنند. و به همین دلیله که ما به اینها اثر کوانتوم شناور و یا کوانتوم قفلی میگوئیم.
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.
اما چه اتفاقی در این ابر رسانا میافته وقتی که ما اونها را درون یک میدان مغناطیسی میگداریم؟ خوب، اول اینکه رشته های میدان مغناطیسی در درون آنها باقی میماند، اما ابر رسانا دوست ندارند مه اینها در اطراف بچرخند، زیرا این حرکات انرژی آزاد میکنه. خوب، اول اینکه رشته های میدان مغناطیسی در درون آنها باقی میماند، اما ابر رسانا دوست ندارند مه اینها در اطراف بچرخند، زیرا این حرکات انرژی آزاد میکنه. خوب، اول اینکه رشته های میدان مغناطیسی در درون آنها باقی میماند، اما ابر رسانا دوست ندارند مه اینها در اطراف بچرخند، زیرا این حرکات انرژی آزاد میکنه. خوب، اول اینکه رشته های میدان مغناطیسی در درون آنها باقی میماند، اما ابر رسانا دوست ندارند که اینها در اطراف بچرخند، زیرا این حرکات انرژی آزاد میکنه. خُب کاری که این در وقع انجام میده، رشته ها را فقل میکنه، که بهشون فلوکیسیژن میگن و این این فلکسیژنها را در اینجا قفل میکند. خُب کاری که این در وقع انجام میده، رشته ها را فقل میکنه، که بهشون فلوکیسیژن میگن و این این فلکسیژنها را در اینجا قفل میکند. با انجام اینکار، کاری که در واقع انجام میده خودش را در این مکان قفل میکنه. چرا؟ چونکه هر حرکتی از ابر رساناها مکان آنها را تغییر میدهد، پیکربندی و ترکیب آنها را عوض میکند. چرا؟ چونکه هر حرکتی از ابر رساناها مکان آنها را تغییر میدهد، پیکربندی و ترکیب آنها را عوض میکند.
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.
خُب ما کانتوم قفل شده را دیدیم اجازه بدید بهتان نشان بدهم که این چگونه کار میکنه. من در اینجا یک ابر رسانا دارم ، که خوب بسته بندی شده و برای مدت کافی سرد باقی میمونه. هنگامی که آن را روی ُهنربای معمولی قرار میدهم، این در هوا میمونه. هنگامی که آن را روی ُهنربای معمولی قرار میدهم، این در هوا میمونه.
(Applause)
( تشویق تماشا گران)
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.
این فقط یک شناور و جدایی بین دو جسم نیست. من میتونم فکلوژن را مجددا تنطیم کنم، و این میتوونه در موقعیت جدید فقل بشه. مثل این، و یا کمی بطرف چپ و راست حرکت بدهم. خُب این کوانتوم قفلی است-- در واقع در سه بعد ابر رسانا قفل میشود . البته، میتونم این را وارونه کنم، و این قفل شده باقی میمونه. البته، میتونم این را وارونه کنم، و این قفل شده باقی میمونه.
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.
حال ما متوجه شدیم که چیزی که شناور نامیده شده بود در واقع قفل شده است. بله، ما این را فهمیدم متعجب نشوید از اینکه بشنوید اگر من این آهن ربا گرد را بردارم ، در این میدان مغناطیسی که گرد مانند است متعجب نشوید از اینکه بشنوید اگر من این آهن ربا گرد را بردارم ، در این میدان مغناطیسی که گرد مانند است این ابر رسانا قادر خواهد بود که آزادانه در پیرامون محورهای آهن ربا بچرخه. چرا؟ چونکه تا زمانی که این بچرخه، قفل باقی می مونه. آیا میبینید؟ من میتونم این را ابر رسانا را تنظیم و بچرخونم. اصطکاکی نداریم . و هنوز هم شناور است و آزادانه میتواند حرکت کند.
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.
خُب، ما کوانتوم قفلی داریم و میتونیم اون را بر بالای این آهنربا شناور کنیم. اما در یک دیسکی شبیه به این چند تا رشته مغناطیسی و چند تا فلوکیسیژن وجود داره؟ خوب، ما می میتونیم این رامحاسبه کنیم، و معلوم میشه خیلی زیادند. یک صد میلیارد رشته از میدان مغناطیسی در یک دیسک سه اینچی وجود داره.
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.
اما، این هنوز بخش فوق العاده اون نیست زیرا چیز دیگری در این هست که هنوز به شما نگفتم. بله، بخش فوق العاده اون اینه که این ابر رسانا که در اینجا اونا میبینید فقط نیم میکرون ضخامت دارد. این بسیار بسیار نازکه. بله، بخش فوق العاده اون اینه که این ابر رسانا که در اینجا اونا میبینید فقط نیم میکرون ضخامت دارد. این بسیار بسیار نازکه. این لایه نیم میکرونی قادره که وزنی بیش از ۷۰ِ۰۰۰ مرتبه از خودش بیشتر را شناور نگه داره. و این اثر بسیار بسیار قابل توجهیست. این بسیار قویست.
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.
حال میتونم این آهن ربا گرد را و به هر اندازه ای که میخواهم، گسترش دهم. حال میتونم این آهن ربا گرد را و به هر اندازه ای که میخواهم، گسترش دهم. برای مثال، میتونم یک ریل بزرگ گرد اینجا بسازم. وقتی که این ابر رسانا را در بالا این ریل قرار دهم، این آزادانه حرکت میکند. وقتی که این ابر رسانا را در بالا این ریل قرار دهم، این آزادانه حرکت میکند.
(Applause)
( تشویق تماشاگران)
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.
و دوباره، این همه اون نیست.من میتونم محل قرار گرفتن این راتنظیم کنم و این بچرخه و این ازادانه در این موقعیت هم بچرخه. حتی میتونم چیز جدید را امتحان کنم؛ اجازه بدید که این را برای اولین بار امتحان کنم. من میتونم این دیسک را بردارم و اینجا بگذارم، در حالی که این در همین محل باقی میمونه.-- حرکت نکن-- من میتونم این دیسک را بردارم و اینجا بگذارم، در حالی که این در همین محل باقی میمونه.-- حرکت نکن-- سعی میکنم که مسیر چرخش را عوض کنم، و خوشبختانه ، اگر این را من به درستی انجام داده باشم، در معلق باقی می مونه. سعی میکنم که مسیر چرخش را عوض کنم، و خوشبختانه ، اگر این را من به درستی انجام داده باشم، در معلق باقی می مونه. سعی میکنم که مسیر چرخش را عوض کنم، و خوشبختانه ، اگر این را من به درستی انجام داده باشم، در معلق باقی می مونه.
(Applause)
( تشویق تماشاگران)
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.
میبینید که این کوانتوم قفلی است نه شناور. در حالی من میذارم که این کمی بیشتر بچرخه اجازه بدید که کمی درباره ابر رساناها بگویم. در حالی من میذارم که این کمی بیشتر بچرخه اجازه بدید که کمی درباره ابر رساناها بگویم. حالا-- ( خنده تماشاگران)-- خُب حالا ما می دونیم که ما قادریم که مقدار عظیمی از جریان داخل ابر رساناها را انتقال دهیم. خُب ما میتونیم از این برای ساخت میدان مغناطیسی قوی استفاده کنیم، مثل نیاز به دستگاه MRI( تصویربرداری با رزونانس مغناطیسی)، شتاب دهنده ذرات و چیزهایی مشابه این. خُب ما میتونیم از این برای ساخت میدان مغناطیسی قوی استفاده کنیم، مثل نیاز به دستگاه MRI( تصویربرداری با رزونانس مغناطیسی)، شتاب دهنده ذرات و چیزهایی مشابه این. اما ما میتونیم انرژی ذخیره برای ابررساناها استفاده کنیم زیرا ما هیچ اصطکاکی نداریم. اما ما میتونیم انرژی ذخیره برای ابررساناها استفاده کنیم زیرا ما هیچ اصطکاکی نداریم.
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.
ما میتونیم کابل های قدرت نیز برای انتقال مقدار عظیم جریان الکتریسیته از نیروگاه ها تولید کنیم. تصور کنید که شما بتونید که یک نیروگاه برق را با فقط یک ابررسانا پشتیبانی کنید. اما آینده کوانتوم شناور و کوانتوم قفلی چیست؟ خوب اجازه دهید تا این سوال ساده را با یک مثال به شما جواب دهم. تصور کنید که شما یک دیسک شبیه به دیسکی که در دست دارم داشته باشید، به قطر سه اینچ، با یک تفاوت. تصور کنید که شما یک دیسک شبیه به دیسکی که در دست دارم داشته باشید، به قطر سه اینچ، با یک تفاوت. لایه ابر رسانا، به جای اینکه به نازکی نیم میکرونی باشد به نازکی دو میلیمتر ضخامت باشد باز هم بسیار نازکه. لایه ابر رسانا، به جای اینکه به نازکی نیم میکرونی باشد به نازکی دو میلیمتر ضخامت باشد باز هم بسیار نازکه. این لایه به ضخامت دو میلیمتری میتونه ۱ِ۰۰۰ کیلو گرم را، یک اتومبیل کوچک را، در دستم نگه دارد. این فوق العاده است. متشکرم
(Applause)
( تشویق تماشاگران)