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.
O fenômeno que vocês acabaram de ver aqui por um breve momento se chama levitação quântica e prisão quântica. E o objeto que levitava aqui é chamado de supercondutor. Supercondutividade é um estado quântico da matéria, e ocorre apenas abaixo de uma certa temperatura crítica.
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.
Bem, este é um fenômeno antigo. Ele foi descoberto 100 anos atrás. No entanto, só recentemente, graças a diversos avanços tecnológicos, agora somos capazes de demonstrar para vocês a levitação quântica e a prisão quântica.
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.
Bem, um supercondutor se define por duas propriedades. A primeira é a resistência elétrica nula, e a segunda é a expulsão do campo magnético do interior do supercondutor. Parece complicado, não é mesmo? Mas o que é resistência elétrica? Bem, eletricidade é o fluxo de elétrons dentro de um material. E esses elétrons, enquanto fluem, colidem com os átomos e, nessas colisões, perdem uma certa quantidade de energia. E eles dissipam essa energia na forma de calor, e vocês conhecem esse efeito. No entanto, dentro de um supercondutor não existem colisões, logo, não há dissipação de 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.
É realmente impressionante. Pensem bem. Na física clássica, existe sempre alguma fricção, alguma perda de energia. Mas não aqui, porque se trata de um efeito quântico. Mas isso não é tudo, pois supercondutores não gostam de campos magnéticos. Por isso, um supercondutor vai tentar expulsar o campo magnético de seu interior, e ele tem os meios para fazer isso através das correntes de blindagem. Bem, a combinação de ambos os efeitos - a expulsão de campos magnéticos e a resistência elétrica nula - é exatamente o que define um supercondutor.
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.
Mas o quadro não é sempre perfeito, como nós bem sabemos, e algumas linhas do fluxo magnético continuam dentro do supercondutor. Bem, em condições adequadas, as quais nós temos aqui, essas linhas do fluxo magnético podem ficar presas dentro do supercondutor. E essas linhas do fluxo magnético dentro do supercondutor vêm em quantidades distintas. Por quê? Porque é um fenômeno quântico. É física quântica. E acontece que elas se comportam como partículas quânticas.
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.
Neste vídeo aqui, vocês podem ver como elas flutuam uma a uma, separadamente. Isso são linhas do fluxo magnético. Não são partículas, mas se comportam como partículas. Assim, esta é a razão pela qual chamamos este efeito de levitação quântica e da prisão quântica.
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.
Mas o que acontece com o supercondutor quando o colocamos dentro de um campo magnético? Bem, primeiramente, existem linhas do fluxo magnético que ficaram lá dentro, mas acontece que o supercondutor não está nada satisfeito com elas se movimentando por ali, pois seus movimentos dissipam energia, o que quebra o estado de supercondutividade. Então, o que ele faz, na verdade, é aprisionar essas linhas, que são chamados de fluxons, e ele aprisiona esses fluxons no lugar. E, ao fazer isso, o que ele realmente faz é aprisionar a si mesmo naquele espaço. Por quê? Porque qualquer movimento do supercondutor vai mudar o lugar deles, vai mudar a configuração deles.
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.
Assim, nós temos a prisão quântica. Deixe-me mostrar a vocês como isso funciona. Eu tenho aqui um supercondutor, que embrulhei de forma a mantê-lo frio por tempo suficiente. Quando eu o coloco no topo de um ímã comum, ele simplesmente fica preso no ar.
(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.
Agora, isto aqui não é simplesmente levitação. Não é apenas repulsão. Eu posso rearranjar os fluxons e ele vai ficar preso nessa nova configuração. Como esta, ou movê-lo ligeiramente para a direita ou para a esquerda. Assim, esta prisão quântica - verdadeira prisão - prisão tridimensional do supercondutor. É claro que eu posso virá-lo de cabeça para baixo, e ele vai continuar preso.
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.
Bom, agora que nós entendemos que o que é conhecido como levitação é, na verdade, prisão, sim, nós entendemos disso. vocês não vão se surpreender se eu pegar este ímã circular, no qual o campo magnético é o mesmo por todo ele, o supercondutor vai ser capaz de rodar livremente ao redor do eixo do ímã. Por que? Porque, enquanto ele roda, a prisão é mantida. Estão vendo? Eu posso ajustar e posso rodar o supercondutor. Nós temos movimento sem fricção. Ainda está levitando, mas podemos mover livremente tudo ao redor.
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.
Assim, temos a prisão quântica e podemos levitá-lo no topo deste ímã. Mas quantos fluxons, quantas linhas do fluxo magnético existem num único disco como este? Bem, nós podemos calcular, e verifica-se que são muitas. Cem bilhões de linhas de fluxo magnético dentro deste disco de 7,62 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.
Mas essa ainda não é a parte mais impressionante, porque existe algo que ainda não lhes contei. Ah, sim, a parte mais impressionante é que este supercondutor que vocês veem aqui tem apenas meio mícron de espessura. É extremamente fino. E essa camada extremamente fina é capaz de levitar mais de 70.000 vezes seu próprio peso. É um efeito impressionante. É muito forte.
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.
Agora, eu posso estender este ímã circular, e fazer qualquer caminho que queira. Por exemplo, eu posso fazer um grande trilho circular aqui. E quando eu coloco o disco supercondutor no topo deste trilho, ele se move livremente.
(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.
E, mais uma vez, isso não é tudo. Eu posso ajustar sua posição assim, e rodar, e ele se move livremente nessa nova posição. E eu posso até mesmo tentar algo novo. Vamos tentar isso pela primeira vez. Eu posso pegar este disco e colocá-lo aqui, e enquanto ele fica aqui - não se mexa - eu vou tentar rodar o trilho, e espero que - se é que eu fiz tudo certo - ele permanece suspenso.
(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.
Vejam, é prisão quântica, não é levitação. Bem, enquanto eu deixo ele rodar um pouco mais, deixem me falar um pouco mais sobre os supercondutores. Bem - (Risos) - Então agora nós sabemos que somos capazes de transferir quantidades enormes de corrente dentro dos supercondutores, de modo a usá-los para produzir campos magnéticos fortes, tais como os usados nos aparelhos de ressonância magnética, aceleradores de partículas e outros mais. Mas nós também podemos armazenar energia usando supercondutores, pois não temos dissipação aí.
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.
Da mesma forma, nós poderíamos produzir cabos de força e transferir enormes quantidades de corrente entre centrais elétricas. Imaginem poder alimentar uma única central elétrica com um único cabo supercondutor. Mas, afinal, qual é o futuro da levitação quântica e da prisão quântica? Bem, vou tentar responder a essa pergunta simples dando um exemplo. Imaginem que vocês tenham um disco parecido com este que tenho aqui agora na minha mão - 7,6 cm de diâmetro -, com uma única diferença: a camada supercondutora, em vez de ter meio mícron de espessura, tem dois milímetros de espessura, bastante fina. Esta camada supercondutora de dois milímetros de espessura pode segurar 1.000 quilos, um carro pequeno, na minha mão. Impressionante. Obrigado.
(Applause)
(Aplausos)