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.
Úkaz, ktorý ste tu na krátku chvíľu videli, sa nazýva kvantová levitácia a kvantové uzamknutie. A objekt, ktorý tu levitoval, sa nazýva supravodič. Supravodivosť je kvantový stav hmoty a objavuje sa iba pod určitou kritickou teplotou.
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.
Je to celkom starý úkaz; bol objavený pred 100 rokmi. Avšak, iba posledne, zásluhou niekoľkých technologických pokrokov, sme teraz schopní ukázať vám kvantovú levitáciu a kvantové uzamknutie.
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.
Takže, supravodič je definovaný dvoma vlastnosťami. Prvým je nulový elektrický odpor a druhým je vypudzovanie magnetického poľa z vnútra supravodiča. Znie to komplikovane, že? Ale čo je elektrický odpor? Elektrina je prúdenie elektrónov v materiáli. A ako tieto elektróny prúdia, kolidujú s atómami a pri týchto kolíziách stratia určité množstvo energie. A túto energiu uvoľnia vo forme tepla, ten efekt poznáte. Avšak v supravodiči nie sú kolízie, takže niet uvoľňovania energie.
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.
Je to celkom pozoruhodné. Zamyslite sa nad tým. V klasickej fyzike vždy existuje nejaké trenie, nejaká strata energie. Ale tu nie, pretože je to kvantový efekt. Ale to nie je všetko, pretože supravodiče nemajú radi magnetické polia. Takže supravodič sa pokúsi vylúčiť magnetické pole z vnútra a má možnosť to urobiť cirkulujúcimi prúdmi. Kombináciou oboch efektov – vylúčenie magnentických polí a nulový elektrický odpor – je práve supravodič.
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.
Ale táto predstava nie je vždy perfektná, ako všetci vieme, a niekedy vlákna magnetického poľa ostávajú v supravodiči. Za náležitých podmienok, ktoré tu máme, tieto vlákna magnetického poľa môžu byť uväznené v supravodiči. A tieto vlákna magnetického poľa v supravodiči sa nachádzajú v oddelených množstvách. Prečo? Lebo je to kvantový jav. Je to kvantová fyzika. A ukazuje sa, že sa správajú ako kvantové častice.
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.
Tu, v tomto filme, môžete vidieť, ako prúdia oddelene jeden po druhom. Toto sú vlákna magnetického poľa. Nie sú to častice, ale chovajú sa ako častice. Takže preto nazývame tento efekt kvantovou levitáciou a kvantových uzamykaním.
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.
Ale čo sa stane so supravodičom, keď ho dáme do magnetického poľa? Najprv tam ostanú vlákna magnetického poľa, ale supravodiču sa nepáči, keď sa pohybujú navôkol, pretože ich pohyb spotrebúva energiu, čo prerušuje stav supravodivosti. Takže v skutočnosti uzamkne tieto vlákna, ktoré sa nazývajú fluxóny a zamkne tieto fluxóny na mieste. A tým sa vlastne sám uzamkne na mieste. Prečo? Lebo každý pohyb supravodiča zmení ich miesto, zmení ich konfiguráciu.
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.
Takže dostávame kvantové uzamykanie. A ukážem vám, ako to funguje. Mám tu supravodič, ktorý je tak obalený, takže ostane chladný dostatočne dlho. A keď ho umiestnim na bežný magnet, zostane uzamknutý vo vzduchu.
(Applause)
(potlesk)
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.
Toto nie je jednoducho levitácia. Nie je to odpudivosť. Môžem preskupiť fluxóny a bude to uzamknuté v tejto novej konfigurácii. Takto, alebo pohnúť ho mierne doprava, alebo doľava. Takže toto je kvantové uzamykanie – skutočné uzamykanie – trojdimenzionálne uzamykanie supravodiča. Samozrejme, môžem ho otočiť hore nohami a ostane uzamknutý.
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.
Teraz, keď chápeme, že táto takzvaná levitácia je vlastne uzamykanie, áno, chápeme to, nebudete prekvapení, keď poviem, že ak vezmem tento kruhový magnet, v ktorom je magnetické pole všade rovnaké, supravodič bude schopný voľne rotovať po osi magnetu. Prečo? Pretože pokiaľ rotuje, uzamknutie je zachované. Vidíte? Môžem supravodič upraviť a môžem ho rotovať. Máme pohyb bez trenia. Stále levituje, ale môže sa pohybovať všade voľne.
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.
Takže máme kvantové uzamykanie a môžeme ho levitovať na tomto magnete. Ale koľko fluxónov, koľko magnetických vlákien existuje v jedinom disku, ako je tento? Môžeme to spočítať a ukazuje sa, že je to dosť veľa. Sto miliárd vlákien magnetického poľa v tomto trojpalcovom disku (7,62cm).
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.
Ale to ešte nie je tá úžasná časť, pretože som vám ešte čosi nepovedal. A, áno, úžasná časť je, že tento supravodič, ktorý tu vidíte, je iba pol mikrónu hrubý. Je extrémne tenký. A táto extrémne tenká vrstva je schopná zdvihnúť viac ako 70 000-násobok vlastnej váhy. Je to pozoruhodný efekt. Je veľmi silný.
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.
Ďalej, môžem predĺžiť tento magnet a urobiť akúkoľvek trať, akú chcem. Napríklad, môžem urobiť túto veľkú kruhovú trať. A keď umiestnim supravodivý disk na túto trať, pohybuje sa voľne.
(Applause)
(potlesk)
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.
A znova, to nie je všetko. Môžem upraviť jeho pozíciu, takto, a rotovať a on sa voľne pohybuje v tejto novej pozícii. A môžem tiež vyskúšať novú vec; vyskúšajme to po prvý krát. Môžem vziať tento disk a dať ho sem a kým tu ostáva – nehýb sa – pokúsim sa otočiť trať a snáď, ak som to urobil správne, ostane zavesený.
(Applause)
(potlesk)
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.
Vidíte, je to kvantové uzamykanie, nie levitácia. Kým to nechám ešte trochu obiehať, poviem vám niečo o supravodičoch. (smiech) Teraz vieme, že sme v supravodičoch schopní prenášať enormné veľkosti prúdov, takže ich môžeme použiť na vytvorenie silných magnetických polí, ktoré sú potrebné v prístrojoch na mag. rezonanciu, v časticových urýchľovačoch a tak ďalej. Ale tiež môžeme skladovať energiu použitím supravodičov, pretože nemáme žiadnu uvoľňovanie.
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.
A tiež by sme mohli vyrobiť káble na prenos obrovských prúdov medzi elektrickými stanicami. Predstavte si, že by ste mohli zálohovať jednu elektrickú stanicu s jediným supravodivým káblom. Ale aká je budúcnosť kvantovej levitácie a kvantového uzamykania? Odpoviem na túto jednoduchú otázku tým, že vám dám príklad. Predstavte si, že by ste mali disk podobný tomu, ktorý mám tu v ruke, s priemerom tri palce, s jediným rozdielom. Vrstva supravodiča by bola hrubá namiesto pol mikrónu dva milimetre, celkom tenká. Táto dvojmilimetrová vrstva supravodiča by mohla udržať 1000 kilogramov, malé auto, v mojej ruke. Úžasné. Ďakujem.
(Applause)
(potlesk)