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.
Il fenomeno che avete visto qui per un breve momento si chiama levitazione quantistica e "locking" quantistico. L'oggetto che stava levitando qui si chiama superconduttore. La superconduttività è uno stato quantistico della materia e si verifica solo al di sotto di una determinata temperatura.
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.
È un fenomeno abbastanza antico; è stato scoperto 100 anni fa. Ma, solo di recente, grazie a numerosi passi avanti nella tecnologia, siamo ora in grado di dimostrarvi la levitazione quantistica e il locking quantistico.
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 superconduttore possiede due proprietà. La prima è l'assenza di resistenza elettrica, e la seconda è l'espulsione di un campo magnetico dall'interno del superconduttore. Sembra difficile, vero? Ma cos'è la resistenza elettrica? L'elettricità è il flusso di elettroni all'interno di un materiale. Questi elettroni, mentre scorrono, si scontrano con gli atomi e in queste collisioni perdono una certa quantità di energia. Disperdono questa energia sotto forma di calore, e l'effetto lo conoscete. Tuttavia, all'interno di un superconduttore non ci sono collisioni, quindi non c'è dispersione di energia.
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.
È notevole. Pensateci. Nella fisica classica, c'è sempre una qualche frizione, una perdita di energia. Ma non qui, perchè è l'effetto quantistico. Ma non è tutto, ai superconduttori non piacciono i campi magnetici. Perciò un superconduttore cercherà di espellere un campo magnetico dall'interno, e ha i mezzi per farlo attraverso correnti di circolazione. La combinazione di entrambi gli effetti, ossia l'espulsione dei campi magnetici e l'assenza di resistenza elettrica, fanno esattamente un superconduttore.
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.
Ma, come sappiamo, nulla è perfetto e talvolta strisce di campo magnetico rimangono all'interno del superconduttore. Nelle giuste condizioni, come adesso, queste strisce di campo magnetico possono rimanere intrappolate all'interno del superconduttore. E queste strisce all'interno del superconduttore appaiono in quantità discrete. Perché? Perché è un fenomeno quantistico. È fisica quantistica. E presentano un comportamento da particelle quantistiche.
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.
In questo filmato vedete come scorrono una per una in maniera discreta. Queste sono strisce di campo magnetico, non sono particelle, eppure si comportano come particelle. Questo è il motivo per cui la chiamiamo levitazione quantistica e locking quantistico.
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.
Ma cosa succede al superconduttore quando lo inseriamo in un campo magnetico? Prima di tutto all'interno rimangono strisce di campo magnetico, ma al superconduttore non piace che si muovano perché i loro movimenti disperdono energia, spezzando lo stato di superconduttività. Quindi quello che fa è immobilizzare queste strisce che si chiamano flussoni. Facendo questo, immobilizza anche se stesso. Perché? Perché qualunque movimento del superconduttore le farebbe spostare, cambiandone la configurazione.
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.
Otteniamo così il locking quantistico. Ora vi mostro come funziona. Ho qui un superconduttore, che ho coperto perché rimanga freddo sufficientemente a lungo. Quando lo posiziono sopra una normale calamita, rimane fermo a mezz'aria.
(Applause)
(Applausi)
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.
Questa non è semplice levitazione. Non è semplice repulsione. Posso risistemare i flussoni e rimarrà bloccato in quest'altra configurazione. Come questa. O posso spostarlo leggermente a destra o a sinistra. Questo è il locking quantistico, o meglio locking quantistico tridimensionale di un superconduttore. Ovviamente lo posso capovolgere, e resterà fermo così.
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.
Ora che sappiamo che questa cosiddetta levitazione è in realtà un locking, Ora lo sappiamo. Non vi sorprenderà vedere che se prendo questa calamita circolare, in cui il campo magnetico è uguale tutto intorno, il superconduttore sarà in grado di ruotare liberamente sull'asse del magnete. Perché? Perché finché ruota, il locking viene mantenuto. Vedete? Posso muovere a piacimento il superconduttore. È un movimento senza frizione. Sta ancora levitando, ma si può muovere liberamente.
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.
Quindi abbiamo un locking quantistico e possiamo farlo levitare al di sopra del magnete. Ma quanti flussoni, quante strisce magnetiche ci sono in un singolo disco come questo? Possiamo calcolarlo e scoprire che sono parecchie. 100 miliardi di strisce di campo magnetico all'interno di un disco da 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.
Ma non è la cosa più sconvolgente, perché ancora non vi ho detto una cosa. La parte sorprendente è che questo superconduttore che vedete qui è spesso solo un micron. È estremamente sottile. E questo strato sottilissimo è in grado di levitare 70 000 volte più del suo peso. È un effetto straordinario. È molto resistente.
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.
Posso estendere questo magnete circolare, e fargli fare il percorso che voglio. Per esempio, posso fare un grande binario circolare. E quando metto il disco superconduttore sul binario si muove liberamente.
(Applause)
(Applausi)
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.
Ancora una volta, non è tutto. Posso aggiustare la posizione in questo modo e farlo ruotare liberamente in questa nuova posizione. Posso anche provare una cosa nuova; proviamola per la prima volta. Posso prendere questo disco e metterlo qui, e mentre è qui -- non ti muovere -- cercherò di ruotare il binario, e con un po' di fortuna, se lo faccio in maniera corretta, rimane sospeso.
(Applause)
(Applausi)
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.
Vedete, è il locking quantistico, non è levitazione. Mentre cercherò di farlo circolare un po', vi racconterò qualcosa di più sui superconduttori. (Risate) Ora sappiamo che siamo in grado di trasferire enormi quantità di correnti all'interno dei superconduttori, possiamo quindi usarle per produrre forti campi magnetici, necessari alle apparecchiature per le risonanze magnetiche o agli acceleratori di particelle, e così via. Ma possiamo anche immagazzinare energia usando i superconduttori, perché non c'è dissipazione.
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.
Potremmo anche produrre cavi elettrici per trasferire enormi quantità di corrente tra centrali elettriche. Immaginate di poter sostenere un'intera centrale elettrica con un singolo cavo superconduttore. Ma qual è il futuro della levitazione quantistica e del locking quantistico? Risponderò a questa domanda con un semplice esempio. Immaginate di avere un disco simile a quello che ho qui in mano, 8 centimetri di diametro, con un'unica differenza: lo strato superconduttore, invece di essere di mezzo micron, sia spesso due millimetri, abbastanza sottile. Questo strato superconduttore di 2 millimetri potrebbe sostenere 1000 kg, una piccola auto, nella mia mano. Fantastico. Grazie.
(Applause)
(Applausi)