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.
Le phénomène que vous venez de voir ici s'appelle lévitation quantique et verrouillage quantique. Et l'objet qui lévitait ici s'appelle supraconducteur. La supraconductivité est un état quantique de la matière, qui se produit uniquement en dessous d'une certaine température critique.
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.
Ce phénomène est assez vieux ; il a été découvert il y a 100 ans. Cependant, ce n'est que récemment, en raison de plusieurs avancées technologiques, que nous avons pu vous démontrer la lévitation quantique et le verrouillage quantique.
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.
Ainsi, un supraconducteur est défini par deux propriétés. La première est une résistance électrique nulle, et la deuxième est l'expulsion d'un champ magnétique de l'intérieur du supraconducteur. Ça paraît compliqué, non? Mais qu'est-ce que la résistance électrique? Alors, l'électricité est le flux d'électrons à l'intérieur d'un matériau. Ces électrons, tout en circulant, entrent en collision avec les atomes, et durant ces collisions, ils perdent une certaine quantité d'énergie. Ils dissiperont cette énergie sous forme de chaleur, et vous en connaissez l'effet. Cependant, à l'intérieur d'un supraconducteur il n'y a aucune collision, Il n'y a donc aucune dissipation d'énergie.
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.
C'est tout à fait remarquable. Pensez-y. En physique classique, il y a toujours quelques frictions, une perte d'énergie. Mais pas ici, parce que c'est un effet quantique. Mais ce n'est pas tout, parce que les supraconducteurs n'aiment pas les champs magnétiques. Un supraconducteur tentera d'expulser le champ magnétique de l'intérieur, et il peut le faire grâce à des courants de circulation. La combinaison de ces deux effets, l'expulsion des champs magnétiques et l'absence de résistance électrique, c'est exactement ce qui constitue un supraconducteur.
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.
Mais ce n'est pas toujours clair, nous le savons tous, et parfois les brins du champ magnétique demeurent à l'intérieur du supraconducteur. Dans les conditions appropriées fournies ici, ces brins du champ magnétique peuvent être piégés à l'intérieur du supraconducteur. Et ces bouts de champ magnétique à l'intérieur du supraconducteur viennent en petites quantités. Pourquoi ? Parce que c'est un phénomène quantique. C'est de la physique quantique. Et il s'avère qu'ils se comportent comme des particules quantiques.
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.
Dans ce film, vous pouvez voir comment ils circulent un à un. Ce sont des brins de champs magnétiques. Ce ne sont pas des particules. mais ils se comportent comme des particules. C'est pour ça qu'on appelle ce phénomène lévitation quantique et verrouillage quantique.
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.
Mais qu'arrive-t-il au supraconducteur une fois à l'intérieur d'un champ magnétique ? Tout d'abord, il y a des brins de champ magnétique laissés à l'intérieur, mais le supraconducteur ne veut pas qu'ils circulent, parce que leurs mouvements dissiperont l'énergie, ce qui brise l'état de supraconductivité. Donc ce qu'il fait en réalité, c'est qu'il verrouille ces brins, appelés fluxons, qu'il verrouille en place. Ce qu'il fait en fait c'est se verrouiller lui-même en place. Pourquoi ? Parce que tout mouvement du supraconducteur changera leur place, leur configuration.
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.
Nous obtenons donc un verrouillage quantique. Je vais vous montrer comment ça fonctionne. J'ai ici un supraconducteur que j'ai enveloppé pour qu'il reste froid assez longtemps. Et quand je le place sur un aimant ordinaire, il reste verrouillé dans les airs.
(Applause)
(Applaudissements)
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.
Il ne s'agit pas simplement de lévitation ou de répulsion. Je peux réorganiser les fluxons, et il sera verrouillé dans cette nouvelle configuration. Comme ça, ou en le déplaçant légèrement vers la droite ou vers la gauche. Voici donc un verrouillage quantique, un vrai verrouillag du supraconducteur en trois dimensions. Bien sûr, je peux le retourner à l'envers, et il restera verrouillé.
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.
Maintenant que nous comprenons que cette soi-disant lévitation est en fait un verrouillage, oui, nous l'avons bien compris, vous ne serez pas surpris d'entendre que si je prends cet aimant circulaire, dans lequel le champ magnétique est le même tout autour, le supraconducteur sera capable de tourner librement autour de l'axe de l'aimant. Pourquoi ? Parce que tant qu'il tourne, le verrouillage est maintenu. Vous voyez ? Je peux ajuster et je peux faire pivoter le supraconducteur. Nous avons le mouvement sans friction. Il est encore en lévitation, mais il peut se déplacer librement.
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.
Ainsi, nous avons un verrouillage quantique et nous pouvons faire léviter le supraconducteur au-dessus de cet aimant. Mais combien de fluxons, de cordons magnétiques y a-t-il dans un seul disque comme ceci ? Nous pouvons les calculer, et il s'avère qu'il y en a beaucoup. 100 milliards de brins de champ magnétique à l'intérieur de ce disque d'environ 8 centimètres.
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.
Mais ce n'est pas ce qu'il y a de plus étonnant, parce qu'il y a quelque chose que je n'ai pas encore dit. Ce qui est étonnant c'est que le supraconducteur que vous voyez ici mesure un demi-micromètre d'épaisseur uniquement. Il est extrêmement mince. Et cette couche très mince est capable de faire léviter plus de 70 000 fois son propre poids. Cet effet est remarquable et puissant.
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.
Je peux étendre cet aimant circulaire, et lui faire suivre le chemin que je veux. Par exemple, au-dessus de ce large rail circulaire ici, je peux placer le disque supraconducteur, qui s'y déplacera librement.
(Applause)
(Applaudissements)
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.
Ce n'est pas tout. Je peux ajuster sa position comme ça, le faire pivoter, et il se déplace librement dans cette nouvelle position. Et je peux même essayer autre chose ; essayons-la pour la première fois. Je peux prendre ce disque et le mettre ici, et pendant qu'il y est -- ne bouge pas -- Je vais essayer de faire pivoter la piste, et j'espère que, si je le fait correctement, Il restera suspendu.
(Applause)
(Applaudissements)
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.
Vous voyez, c'est le verrouillage quantique, non pas de la lévitation. Pendant que je le laisse circuler un peu plus longtemps, permettez-moi de vous en dire un peu plus sur les supraconducteurs. (Rires) Nous savons maintenant que nous sommes en mesure de transférer une quantité énorme de courants à l'intérieur des supraconducteurs, nous pouvons donc les utiliser pour produire des champs magnétiques intenses, comme il en faut pour les appareils d'IRM, les accélérateurs de particules et ainsi de suite. Mais nous pouvons aussi stocker de l'énergie en utilisant des supraconducteurs, parce qu'il n'y a aucune dissipation.
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.
Et nous pourrions aussi produire des câbles d'alimentation, pour transférer des quantités énormes de courant entre les centrales électriques. Imaginez qu'il soit possible de renforcer une seule centrale avec un seul câble supraconducteur. Mais quel est l'avenir de la lévitation quantique et du verrouillage quantique ? Permettez-moi de répondre à cette simple question avec un exemple. Imaginez que vous avez un disque similaire à celui que j'ai ici dans ma main, environ 8 centimètres de diamètre, avec une seule différence. La couche du supraconducteur, au lieu de mesurer un micromètre d'épaisseur, c'est-à-dire mince de deux millimètres, très mince. Cette couche du supraconducteur de deux-millimètres d'épaisseur pourrait supporter 1000 kg, une petite voiture, dans ma main. Incroyable. Merci.
(Applause)
(Applaudissements)