Wie funktioniert Quantenfallen mit Diamagneten?

Ich habe gerade diese Demonstration von jemandem aus einem Labor der Universität Tel Aviv gesehen.

Was sie dort erreicht haben, ist überwältigend. Ich selbst besitze ein Levitron, das den Hall-Effekt verwendet, um einen Magneten zum Schweben zu bringen. Das Problem dabei ist, dass der Magnet immer flach auf die Hall-Effekt-Basis gerichtet sein muss, jede Unwucht wird die Levitation zerstören. Aber im Fall des Videos können Sie sehen, dass er nicht durch solche Dinge eingeschränkt wird, die Scheibe kann schweben und in jedem Winkel und jeder Ausrichtung stillstehen. Anstatt zu schweben, wird die Scheibe einfach still gehalten.

Wie kommt es dazu? Er bezeichnete dies als Quantenfallen, aber ich habe wenig Ahnung, was das ist ...

Und welches Material ist die Basis in diesen Demos? Ist die Kreisbahn in der Demonstration magnetisch? Ich nehme an, das ist so. Gibt es eine denkbare Möglichkeit für diese Technologie, Objekte auf jeder Oberfläche schweben zu lassen?

Ich würde gerne wissen, ob dies ein mögliches Thema für ein Science-Fair-Projekt wäre? Und wenn ja, wo bekomme ich den Saphirkristall und den Superleiter?

Antworten (2)

Dieses Papier beschreibt den Effekt im Detail. Stabile Levitation wird durch eine Kombination des Meissner-Effekts und des Flusspinnings in Typ-II-Supraleitern verursacht.

Der Miessner-Effekt ist die Eigenschaft von Supraleitern, die verhindert, dass magnetischer Fluss das supraleitende Material (über die Eindringtiefe hinaus ) durchdringt. Es tritt auf, weil das angelegte Magnetfeld „Abschirmungsströme“ in der Oberfläche des Supraleiters induziert, wodurch ein entgegengesetztes Magnetfeld erzeugt wird, das das angelegte Feld genau aufhebt. Es ist, als hätte man zwei herkömmliche Magnete genommen, bei denen die beiden Nordpole aufeinander zeigen, und übereinander aufgehängt.

Dies allein reicht nicht aus, um die im Video gezeigte stabile Levitation zu erzeugen; das erfordert die Flux-Pinning-Eigenschaft von Typ-II-Supraleitern. Flusspinning tritt auf, wenn ein Magnetfeld mit relativ geringer Stärke angelegt wird. Der Fluss dringt zwar teilweise in den Supraleiter ein, konzentriert sich aber um Unvollkommenheiten im Material herum. Der Supraleiter wird im Magnetfeld starr in Position gehalten und erfährt beim Anstoßen eine Art Reibung , weil Flusswirbel gezwungen werden, sich von einer Pinning-Stelle zur anderen zu bewegen.

Das Design der Bahn ermöglicht es dem Supraleiter, sich frei in eine Richtung zu bewegen:

Entlang der Länge der Bahn gibt es keine Varianz im Feld, wodurch sich der Supraleiter ohne Energieverlust hin und her bewegen kann. Senkrecht zur Gleislänge sind die Pole des Stabmagneten antiparallel zueinander ausgerichtet (SNS). Diese Ausrichtung erzeugt ein ziemlich starkes Gefälle [entlang der Breite der Strecke]. Die Streuung der Magnetfeldstärke von einer Seite der Bahn zur anderen ist so groß und das Pinning so stark in diesem Supraleiter, dass es nicht nur einen Widerstand, sondern auch eine Rückstellkraft gibt. Wenn der Supraleiter beim Versuch, ihn aus der Spur zu drängen, leicht angestoßen wird, schwingt er leicht und kehrt schnell in seine ursprüngliche Position zurück.

Wenn genügend Pinning vorhanden ist und die Magnetschiene stark genug ist, sollte der schwebende "Zug" an Ort und Stelle bleiben, auch wenn die Schiene seitlich gedreht oder auf dem Kopf steht. Beachten Sie, dass ein extrem starkes angelegtes Magnetfeld dazu führen kann, dass der Supraleiter seine Supraleitfähigkeit verliert.

Das Video hier auf YouTube enthält einige weitere Informationen sowie ein Video des Effekts.

Der Puck ist eine 500 Mikrometer dicke Schicht aus Saphirglas, die später mit 0,5 Mikrometer Supraleiter und dann mit Gold beschichtet wird. Das Ganze wird in Frischhaltefolie/Plastikfolie eingewickelt.

Die Verriegelung wird bei 1:52 bis 2:09 erklärt und hat damit zu tun, dass das Magnetfeld durch bestimmte Teile des Pucks gezwungen wird:

Screenshot aus Video

Nun, ich behaupte nicht, das alles zu verstehen, aber es scheint das Verriegeln zu erleichtern, obwohl das Video an dieser Stelle nicht ins Detail geht.

Wenn wir also Supraleiter bei normaler Temperatur an Autos und Magneten auf der Straße befestigen, könnten wir ein reibungslos schwebendes Auto bekommen, das viel weniger Energie zum Fahren benötigt. Im Video scheint es, als könnten die Scheiben ungestört übereinander schweben. Scheint durchaus anwendbar, wenn es jemals einen Tag gibt, an dem sich schwebende Autos übereinander bewegen müssen, anstatt auf ein einziges Flugzeug beschränkt zu sein. Obwohl ich nicht weiß, wie praktisch es wäre, alle Straßen in Magnete umzuwandeln. Trotzdem interessant
Wissen Sie, aus welchem ​​Material der 0,5-Mikrometer-Supraleiter besteht?
@Marius - das Video hat nicht gezeigt, woraus es besteht;)
Wie funktioniert Quantenfallen mit Diamagneten?
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v