Quantum levitation (Meissner effect)፡ ሳይንሳዊ ማብራሪያ

ዝርዝር ሁኔታ:

Quantum levitation (Meissner effect)፡ ሳይንሳዊ ማብራሪያ
Quantum levitation (Meissner effect)፡ ሳይንሳዊ ማብራሪያ
Anonim

ሌቪቴሽን የስበት ኃይልን ማሸነፍ ሲሆን በውስጡም ጉዳዩ ወይም ዕቃው ያለ ድጋፍ በህዋ ላይ ነው። "ሌቪቴሽን" የሚለው ቃል ከላቲን ሌቪታስ የመጣ ሲሆን ትርጉሙም "ብርሃን" ማለት ነው።

ሌቪቴሽን ከበረራ ጋር ማመሳሰል ስህተት ነው፣ምክንያቱም የኋለኛው በአየር መቋቋም ላይ የተመሰረተ ነው፣ለዚህም ነው ወፎች፣ነፍሳት እና ሌሎች እንስሳት የሚበሩት እና የማይንቀሳቀሱት።

ሌቪቴሽን በፊዚክስ

በሱፐርኮንዳክተሮች ላይ Meissner ተጽእኖ
በሱፐርኮንዳክተሮች ላይ Meissner ተጽእኖ

ሌቪቴሽን በፊዚክስ ውስጥ የአንድ አካል በስበት መስክ ውስጥ ያለውን የተረጋጋ ቦታ ሲያመለክት ሰውነቱ ግን ሌሎች ነገሮችን መንካት የለበትም። ሌቪቴሽን አንዳንድ አስፈላጊ እና አስቸጋሪ ሁኔታዎችን ያመለክታል፡

  • የመሬት ስበት እና የስበት ኃይልን የሚገታ ሃይል።
  • የሰውነት መረጋጋትን በህዋ ላይ የሚያረጋግጥ ኃይል።

ከጋውስ ህግ መሰረት በማይንቀሳቀስ መግነጢሳዊ መስክ ውስጥ የማይንቀሳቀሱ አካላት ወይም ነገሮች ሊቪቴሽን አይችሉም። ሆኖም ሁኔታዎችን ከቀየሩ ሌቪቴሽን ማግኘት ይችላሉ።

ኳንተም ሌቪቴሽን

መግነጢሳዊ መስክን ማስወጣት
መግነጢሳዊ መስክን ማስወጣት

አጠቃላይ ህዝብ ለመጀመሪያ ጊዜ ስለ ኳንተም ሌቪቴሽን የተረዳው በመጋቢት 1991፣ አንድ አስደሳች ፎቶ ተፈጥሮ በሳይንሳዊ ጆርናል ላይ ታትሟል። የቶኪዮ ሱፐርኮንዳክቲቭ ሪሰርች ላብራቶሪ ዲሬክተር ዶን ታፕስኮት በሴራሚክ ሱፐርኮንዳክሽን ሰሃን ላይ ቆሞ አሳይቷል እና በወለሉ እና በጠፍጣፋው መካከል ምንም ነገር አልነበረም. ፎቶው እውነት ሆኖ ተገኝቷል፣ እና ዳይሬክተሩ ቆመው 120 ኪሎ ግራም የሚመዝኑ ሳህኑ የMeissner-Ochsenfeld effect በመባል የሚታወቀው የላቀ ብቃት ምክንያት ከወለሉ በላይ ሊወጣ ይችላል።

ዲያማግኔቲክ ሌቪቴሽን

ሌቪቴሽን ጋር ማታለል
ሌቪቴሽን ጋር ማታለል

ይህ ውሃ በያዘ የሰውነት አካል መግነጢሳዊ መስክ ላይ የሚንጠለጠል አይነት ስም ነው እሱም ራሱ ዲያማግኔት ማለትም አተሞቹ ከዋናው ኤሌክትሮማግኔቲክ አቅጣጫ በተቃራኒ መግነጢሳዊ ሊሆኑ የሚችሉ ነገሮች ናቸው። መስክ።

በዲያማግኔቲክ ሌቪቴሽን ሂደት ውስጥ ዋናው ሚና የሚጫወተው በዲያማግኔቲክ ኮንዳክተሮች ሲሆን አተሞች በውጫዊ መግነጢሳዊ መስክ እንቅስቃሴ ውስጥ የኤሌክትሮኖች እንቅስቃሴን መለኪያዎች በትንሹ ይለውጣሉ ፣ ወደ ዋናው አቅጣጫ ተቃራኒ የሆነ ደካማ መግነጢሳዊ መስክ እንዲታይ ያደርጋል. የዚህ ደካማ ኤሌክትሮማግኔቲክ መስክ ተጽእኖ የስበት ኃይልን ለማሸነፍ በቂ ነው።

ዲያማግኔቲክ ሌቪቴሽን ለማሳየት ሳይንቲስቶች በትናንሽ እንስሳት ላይ በተደጋጋሚ ሙከራዎችን አድርገዋል።

ይህ ዓይነቱ ሌቪቴሽን በሕያዋን ነገሮች ላይ በሚደረጉ ሙከራዎች ውስጥ ጥቅም ላይ ውሏል። ውስጥ ሙከራዎች ወቅትውጫዊ መግነጢሳዊ መስክ ወደ 17 ቴስላ መግቢያ ፣ የታገደ የእንቁራሪቶች እና አይጦች ሁኔታ (ሊቪቴሽን) ተገኝቷል።

በኒውተን ሶስተኛ ህግ መሰረት የዲያማግኔት ባህሪያት በተቃራኒው ማለትም በዲያማግኔት መስክ ውስጥ ማግኔትን ለማንቀሳቀስ ወይም በኤሌክትሮማግኔቲክ መስክ ውስጥ ለማረጋጋት ሊጠቀሙበት ይችላሉ።

ዲያማግኔቲክ ሌቪቴሽን በተፈጥሮ ከኳንተም ሌቪቴሽን ጋር ተመሳሳይ ነው። ማለትም ፣ ልክ እንደ የ Meissner ተፅእኖ ፣ የመግነጢሳዊ መስክን ከዋናው ቁሳቁስ ፍጹም መፈናቀል አለ። ብቸኛው ትንሽ ልዩነት ዲያማግኔቲክ ሌቪቴሽንን ለማግኘት በጣም ጠንካራ የሆነ ኤሌክትሮማግኔቲክ መስክ ያስፈልጋል ፣ ሆኖም ፣ እንደ ኳንተም ሌቪቴሽን ሁሉ ተቆጣጣሪዎቹን ማቀዝቀዝ በጭራሽ አስፈላጊ አይደለም ።

ቤት ውስጥ፣ በዲያማግኔቲክ ሌቪቴሽን ላይ ብዙ ሙከራዎችን ማዘጋጀት ትችላላችሁ፣ ለምሳሌ፣ ሁለት የቢስሙዝ ሳህኖች ካሉዎት (ይህም ዲያማግኔት ነው) ዝቅተኛ ኢንዳክሽን ያለው ማግኔት ማዘጋጀት ይችላሉ፣ 1T ገደማ። በታገደ ሁኔታ ውስጥ. በተጨማሪም በኤሌክትሮማግኔቲክ 11 ቴስላ ኢንዳክሽን በመጠቀም ትንሽ ማግኔትን በጣትዎ በማስተካከል በተንጠለጠለበት ሁኔታ ማግኔትን ጨርሶ ሳይነኩ ማረጋጋት ይችላሉ።

በተደጋጋሚ የሚከሰቱ ዲያማግኔቶች ከሞላ ጎደል ሁሉም የማይነቃቁ ጋዞች፣ ፎስፈረስ፣ ናይትሮጅን፣ ሲሊከን፣ ሃይድሮጂን፣ ብር፣ ወርቅ፣ መዳብ እና ዚንክ ናቸው። የሰው አካል እንኳን በትክክለኛው ኤሌክትሮማግኔቲክ መግነጢሳዊ መስክ ዲያማግኔቲክ ነው።

መግነጢሳዊ ሌቪቴሽን

ማግኔቲክ ሌቪቴሽን
ማግኔቲክ ሌቪቴሽን

መግነጢሳዊ ሌቪቴሽን ውጤታማ ነው።መግነጢሳዊ መስክን በመጠቀም ዕቃን የማንሳት ዘዴ. በዚህ አጋጣሚ መግነጢሳዊ ግፊት የስበት ኃይልን እና የነጻ ውድቀትን ለማካካስ ጥቅም ላይ ይውላል።

እንደ Earnshaw ቲዎረም መሰረት አንድን ነገር በስበት መስክ ውስጥ ያለማቋረጥ መያዝ አይቻልም። ያም ማለት በእንደዚህ ዓይነት ሁኔታዎች ውስጥ ሌቪቴሽን የማይቻል ነው, ነገር ግን የዲያግኔትስ, ኤዲዲ ሞገዶች እና ሱፐርኮንዳክተሮች የአሠራር ዘዴዎችን ከግምት ውስጥ ካስገባን ውጤታማ ሌቪቴሽን ሊሳካ ይችላል.

መግነጢሳዊ ሌቪቴሽን በሜካኒካል ድጋፍ የሚሰጥ ከሆነ፣ ይህ ክስተት pseudo-levitation ይባላል።

Meissner ውጤት

ከፍተኛ ሙቀት ሱፐርኮንዳክተሮች
ከፍተኛ ሙቀት ሱፐርኮንዳክተሮች

የMeissner ተጽእኖ የመግነጢሳዊ መስክን ከጠቅላላው የመሪው መጠን ፍፁም የማፈናቀል ሂደት ነው። ይህ ብዙውን ጊዜ የሚከሰተው ተቆጣጣሪው ወደ ከፍተኛው ሁኔታ በሚሸጋገርበት ጊዜ ነው. ሱፐርኮንዳክተሮች ከሃሳብ የሚለያዩት ይህ ነው - ሁለቱም ምንም አይነት ተቃውሞ ባይኖራቸውም የሃሳቡ ተቆጣጣሪዎች ማግኔቲክ ኢንዳክሽን ሳይለወጥ ይቆያል።

ይህ ክስተት ለመጀመሪያ ጊዜ በ1933 በሁለት ጀርመናዊ የፊዚክስ ሊቃውንት - ሜይስነር እና ኦክሰንፌልድ ታይቷል። ለዚህም ነው ኳንተም ሌቪቴሽን አንዳንድ ጊዜ የሜይስነር-ኦችሰንፌልድ ውጤት ተብሎ የሚጠራው።

ከአጠቃላይ የኤሌክትሮማግኔቲክ ፊልዱ ህጎች በመነሳት በተቆጣጣሪው የድምጽ መጠን ውስጥ መግነጢሳዊ መስክ በሌለበት ጊዜ በውስጡ ያለው የወለል ጅረት ብቻ ሲሆን ይህም ከሱፐርኮንዳክተሩ ወለል አጠገብ ያለውን ቦታ ይይዛል። በእነዚህ ሁኔታዎች ውስጥ፣ አንድ ሱፐርኮንዳክተር አንድ ባይሆንም እንደ ዲያማግኔት ተመሳሳይ ባህሪን ያሳያል።

የMeissner ተጽእኖ ወደ ሙሉ እና ከፊል ተከፍሏል፣ በበሱፐርኮንዳክተሮች ጥራት ላይ በመመስረት. የመግነጢሳዊ መስኩ ሙሉ በሙሉ ሲፈናቀል ሙሉው የ Meissner ተጽእኖ ይስተዋላል።

ከፍተኛ የሙቀት መጠን ሱፐርኮንዳክተሮች

በተፈጥሮ ውስጥ ጥቂት ንጹህ ሱፐርኮንዳክተሮች አሉ። አብዛኛዎቹ ልዕለ-ኮንዳክሽን ያላቸው ቁሳቁሶቻቸው ቅይጥ ናቸው፣ እነሱም ብዙውን ጊዜ ከፊል Meissner ውጤት ብቻ ያሳያሉ።

በሱፐርኮንዳክተሮች ውስጥ፣ መግነጢሳዊ ፊልዱን ከድምጽ መጠኑ ሙሉ በሙሉ የማፈናቀል ችሎታ ሲሆን ይህም ቁሶችን ወደ የመጀመሪያ እና ሁለተኛ ዓይነት ሱፐርኮንዳክተሮች ይለያል። የመጀመርያው ዓይነት ሱፐርኮንዳክተሮች በከፍተኛ መግነጢሳዊ መስኮች ውስጥም ቢሆን ሙሉውን የ Meissner ውጤት ማሳየት የሚችሉ እንደ ሜርኩሪ፣ እርሳስ እና ቆርቆሮ ያሉ ንጹህ ንጥረ ነገሮች ናቸው። የሁለተኛው ዓይነት ሱፐርኮንዳክተሮች ብዙውን ጊዜ ውህዶች ፣ እንዲሁም ሴራሚክስ ወይም አንዳንድ ኦርጋኒክ ውህዶች ናቸው ፣ እነሱም በከፍተኛ ኢንዳክሽን መግነጢሳዊ መስክ ሁኔታዎች ውስጥ መግነጢሳዊ መስክን ከድምጽ መጠን ለማባረር ብቻ ይችላሉ። ቢሆንም፣ በጣም ዝቅተኛ የመግነጢሳዊ መስክ ጥንካሬ ሁኔታዎች ውስጥ፣ አይነት IIን ጨምሮ ሁሉም ሱፐርኮንዳክተሮች ሙሉ ለሙሉ የ Meissner ውጤት ይችላሉ።

በርካታ መቶ ውህዶች፣ ውህዶች እና በርካታ ንፁህ ቁሶች የኳንተም ሱፐርኮንዳክቲቭነት ባህሪያት እንዳላቸው ይታወቃል።

የመሐመድ የሬሳ ሳጥን ልምድ

በቤት ውስጥ ልምድ
በቤት ውስጥ ልምድ

"የመሀመድ የሬሳ ሣጥን" ከሌቪቴሽን ጋር የማታለል አይነት ነው። ውጤቱን በግልፅ ያሳየ የሙከራው ስም ይህ ነበር።

በሙስሊም አፈ ታሪክ መሰረት የነብዩ መሀመድ ታቦት ምንም አይነት ድጋፍ እና ድጋፍ ሳይደረግለት በአየር ላይ ነበር። በትክክልስለዚህ የልምዱ ስም።

የልምድ ሳይንሳዊ ማብራሪያ

Superconductivity ሊገኝ የሚችለው በጣም ዝቅተኛ በሆነ የሙቀት መጠን ብቻ ነው፣ስለዚህ ሱፐርኮንዳክተሩ አስቀድሞ ማቀዝቀዝ አለበት ለምሳሌ ከፍተኛ ሙቀት ባላቸው ጋዞች እንደ ፈሳሽ ሂሊየም ወይም ፈሳሽ ናይትሮጅን።

ከዚያ ማግኔት በጠፍጣፋ የቀዘቀዘ ሱፐርኮንዳክተር ላይ ይደረጋል። አነስተኛ ማግኔቲክ ኢንዳክሽን ከ0.001 Tesla በማይበልጥባቸው መስኮች እንኳን ማግኔቱ ከ7-8 ሚሊ ሜትር ያህል ከሱፐርኮንዳክተሩ ወለል በላይ ይወጣል። የመግነጢሳዊ መስክ ጥንካሬን ቀስ በቀስ ከጨመሩ በሱፐርኮንዳክተር እና በማግኔት መካከል ያለው ርቀት ከጊዜ ወደ ጊዜ እየጨመረ ይሄዳል።

ማግኔቱ ውጫዊ ሁኔታው እስኪቀየር እና ሱፐርኮንዳክተሩ የላቀ ባህሪያቱን እስኪያጣ ድረስ ማግኔቱ ይቀጥላል።

የሚመከር: