Левитация – бул тартылуу күчүн жеңүү, мында субъект же объект мейкиндикте колдоосуз болот. "Левитация" деген сөз латын тилинен алынган Levitas, ал "жеңилдүүлүк" дегенди билдирет.
Левитацияны учуу менен теңөө туура эмес, анткени акыркысы абанын каршылыгына негизделген, ошондуктан канаттуулар, курт-кумурскалар жана башка жаныбарлар учуп, көтөрүлбөйт.
Физикадагы левитация
Физикадагы левитация дененин гравитациялык талаадагы туруктуу абалын билдирет, ал эми дене башка объекттерге тийбеши керек. Левитация кээ бир зарыл жана татаал шарттарды камтыйт:
- Гравитациялык тартылуу менен тартылуу күчүн тетири ала турган күч.
- Дененин космосто туруктуулугун камсыздай турган күч.
Гаусс мыйзамынан статикалык магнит талаасында статикалык денелер же объекттер көтөрүлө албайт. Бирок, шарттарды өзгөртсөңүз, левитацияга жетише аласыз.
Кванттык левитация
Кванттык левитация тууралуу биринчи жолу коомчулук 1991-жылы март айында Nature илимий журналында кызыктуу сүрөт жарыяланганда кабардар болгон. Анда Токиодогу супер өткөргүчтүктү изилдөө лабораториясынын директору Дон Тапскотт керамикалык өтө өткөргүч пластинада турганы жана пол менен плитанын ортосунда эч нерсе жок экени көрсөтүлгөн. Сүрөт чыныгы болуп чыкты жана анын үстүндө турган режиссер менен бирге салмагы болжол менен 120 килограммды түзгөн табак Мейснер-Охсенфельд эффектиси деп аталган супер өткөргүчтүк эффекттин аркасында полдон өйдө көтөрүлө алган.
Диамагниттик левитация
Бул өзү диамагнит болуп саналган сууну камтыган дененин магнит талаасында илинген түрүнүн аталышы, башкача айтканда атомдору негизги электромагниттик багытка каршы магниттелүүгө жөндөмдүү материал. талаа.
Диамагниттик левитация процессинде негизги ролду өткөргүчтөрдүн диамагниттик касиеттери ойнойт, алардын атомдору тышкы магнит талаасынын таасири астында алардын молекулаларындагы электрондордун кыймылынын параметрлерин бир аз өзгөртөт. негизги багытка карама-каршы алсыз магнит талаасынын пайда болушуна алып келет. Бул алсыз электромагниттик талаанын таасири тартылуу күчүн жеңүүгө жетиштүү.
Диамагниттик левитацияны көрсөтүү үчүн окумуштуулар кичинекей жаныбарларга бир нече жолу эксперимент жүргүзүштү.
Левитациянын бул түрү тирүү объекттерге эксперименттерде колдонулган. Эксперимент учурундаболжол менен 17 Тесла индукциясы менен тышкы магнит талаасы, бакалардын жана чычкандардын токтоп турган абалына (левитациясына) жетишилди.
Ньютондун үчүнчү мыйзамына ылайык, диамагнетиктердин касиеттери тескерисинче колдонулушу мүмкүн, башкача айтканда диамагнит талаасында магнитти көтөрүү же аны электромагниттик талаада турукташтыруу үчүн.
Диамагниттик левитация жаратылышы боюнча кванттык левитацияга окшош. Башкача айтканда, Мейснер эффектинин аракетиндей эле, өткөргүчтүн материалынан магнит талаасынын абсолюттук жылышы бар. Бир аз гана айырмасы, диамагниттик левитацияга жетүү үчүн алда канча күчтүү электромагниттик талаа талап кылынат, бирок кванттык левитациядагыдай өткөргүчтөрдүн супер өткөргүчтүгүнө жетүү үчүн аларды муздатуунун такыр кереги жок.
Үйдө, атүгүл диамагниттик левитация боюнча бир нече эксперименттерди да орното аласыз, мисалы, эки висмут пластинкаңыз болсо (ал диамагнит), сиз аз индукциялуу магнитти орното аласыз, болжол менен 1 Т, токтотулган абалда. Кошумчалай кетсек, индукциясы 11 Теслага барабар болгон электромагниттик талаада кичинекей магнитти илинген абалда турукташтыра аласыз, ал эми магнитке такыр тийбей туруп, анын абалын манжаларыңыз менен тууралап.
Көп кездешкен диамагнетиктер дээрлик бардык инерттүү газдар, фосфор, азот, кремний, суутек, күмүш, алтын, жез жана цинк. Атүгүл адамдын денеси туура электромагниттик магнит талаасында диамагниттик.
Магниттик левитация
Магниттик левитация эффективдүүмагнит талаасынын жардамы менен объектти көтөрүү ыкмасы. Бул учурда магниттик басым тартылуу күчүн жана эркин түшүүнү компенсациялоо үчүн колдонулат.
Эрншоунун теоремасы боюнча, гравитациялык талаада бир нерсени туруктуу кармап туруу мүмкүн эмес. Башкача айтканда, мындай шарттарда левитация мүмкүн эмес, бирок диамагниттердин, куюлган токтун жана супер өткөргүчтөрдүн аракетинин механизмдерин эске алсак, анда эффективдүү левитацияга жетишүүгө болот.
Эгер магниттик көтөрүү механикалык колдоо менен көтөрүүнү камсыз кылса, бул көрүнүш псевдолевитация деп аталат.
Мейснер эффекти
Мейснер эффектиси – өткөргүчтүн бүт көлөмүнөн магнит талаасынын абсолюттук жылышынын процесси. Бул, адатта, өткөргүчтүн өтө өткөргүч абалга өтүшү учурунда пайда болот. Супер өткөргүчтөр идеалдуулардан ушуну менен айырмаланат – экөөнүн тең каршылыгы жок болгонуна карабастан, идеалдуу өткөргүчтөрдүн магнит индукциясы өзгөрүүсүз калат.
Биринчи жолу бул кубулуш 1933-жылы эки немис физиги - Майснер жана Оксенфельд тарабынан байкалган жана сүрөттөлгөн. Ошондуктан кванттык левитация кээде Мейснер-Охсенфельд эффектиси деп аталат.
Электромагниттик талаанын жалпы закондорунан келип чыгат, өткөргүчтүн көлөмүндө магнит талаасы жок болгон учурда анда өтө өткөргүчтүн бетине жакын мейкиндикти ээлеген беттик ток гана болот. Мындай шарттарда супер өткөргүч диамагниттик эмес, диамагниттикиндей иштейт.
Мейснер эффектиси толук жана жарым-жартылай болуп бөлүнөтсупер өткөргүчтөрдүн сапатына жараша болот. Толук Мейснер эффектиси магнит талаасы толугу менен жылыганда байкалат.
Жогорку температурадагы супер өткөргүчтөр
Таза супер өткөргүчтөр жаратылышта аз. Алардын өтө өткөргүч материалдарынын көбү эритмелер, алар көбүнчө жарым-жартылай гана Мейснер эффектин көрсөтөт.
Өтө өткөргүчтөрдө бул материалдарды биринчи жана экинчи түрдөгү супер өткөргүчтөргө бөлүүчү магнит талаасын анын көлөмүнөн толугу менен жылдыруу жөндөмдүүлүгү. Биринчи типтеги супер өткөргүчтөр жогорку магнит талаасында да толук Мейснер эффектин көрсөтүүгө жөндөмдүү сымап, коргошун жана калай сыяктуу таза заттар. Экинчи типтеги супер өткөргүчтөр көбүнчө эритмелер, ошондой эле керамика же кээ бир органикалык бирикмелер болуп саналат, алар жогорку индукциялуу магнит талаасынын шарттарында магнит талаасын өз көлөмүнөн жарым-жартылай гана алмаштырууга жөндөмдүү. Ошого карабастан, магнит талаасынын күчү өтө төмөн болгон шарттарда, дээрлик бардык супер өткөргүчтөр, анын ичинде II тип, толук Мейснер эффектине жөндөмдүү.
Бир нече жүз эритмелер, бирикмелер жана бир нече таза материалдар кванттык өтө өткөргүчтүк мүнөздөмөлөргө ээ экени белгилүү.
Мухаммеддин табыттагы тажрыйбасы
"Мухаммеддин табыты" - левитация менен жасалган трюк. Бул эффектти ачык көрсөткөн эксперименттин аталышы болду.
Мусулмандардын уламыштары боюнча, Мухаммед пайгамбардын табыты эч кандай колдоо жана колдоосуз абада болгон. Тактажрыйбанын аталышы.
Тажрыйбанын илимий түшүндүрмөсү
Өтө төмөн температурада гана супер өткөргүчтү муздатуу керек, мисалы, суюк гелий же суюк азот сыяктуу жогорку температурадагы газдар менен.
Андан кийин жалпак муздатылган супер өткөргүчтүн бетине магнит жайгаштырылат. Минималдуу магнит индукциясы 0,001 Тесладан ашпаган талааларда да магнит супер өткөргүчтүн бетинен болжол менен 7-8 миллиметрге көтөрүлөт. Эгер магнит талаасынын күчүн акырындык менен жогорулатсаңыз, супер өткөргүчтүн бети менен магниттин ортосундагы аралык барган сайын чоңоёт.
Магнит тышкы шарттар өзгөрмөйүнчө жана өтө өткөргүч өзүнүн супер өткөргүч касиеттерин жоготмоюнча көтөрүлө берет.
