Сверхпроводящая левитация

small levitation movie Сверхпроводники экранируют магнитное поле, и поэтому отталкиваются от магнитов. Сила отталкивания может оказаться сильнее гравитации, что приводит к левитации - самому наглядному и удивительному проявлению сверпроводимости. На этой странице представлены несколько видео-файлов, демонстрирующих левитацию магнита над сверхпроводником.


click to see AVI movie

AVI movie (DivX coding) 220 Kb
MPEG movie 330 Kb
QuickTime movie 400 Kb.
Видео 1: Левитация в действии

Сверхпроводник помещен в жидкий азот, чтобы охладить его ниже критической температуры. Магнит поднесли к сверхпроводнику, отпустили и он ... повис в воздухе.


click to see AVI movie

AVI movie (DivX coding) 230 Kb
MPEG movie 360 Kb
QuickTime movie 850 Kb.
Видео 2: Выбор лучшего положения для левитации

Левитирующий магнит находится в устойчивом положении над сверпроводником и возвращается в него после взаимодействия с человеческим пальцем. Когда магнит силой прижимают к сверпроводнику, то распеределение магнитного поля в сверпроводнике изменяется, и уже другое положение магнита становится устойчивым.


click to see AVI movie

AVI movie (DivX coding) 350 Kb
MPEG movie 460 Kb
QuickTime movie 700 Kb.
Видео 3: Поднять сверпроводник, не касаясь его

При комнатной температуре силовые линии магнита свободно проникают в сверпроводник. После охлаждения они захватываются микроскопическими неоднородностями в сверпроводнике. Захваченные линии магнитного поля служат невидимыми нитями, которые и не позволяют сверпроводнику упасть.


click to see AVI movie

AVI movie (DivX coding) 290 Kb
MPEG movie 450 Kb
QuickTime movie 570 Kb.
Видео 4: Мягкая посадка при отогреве

Когда сверпроводник вынимают из жидкого азота, его температура начинает медленно увеличиваться. При этом сверпроводящие свойства ослабевают и левитация постепенно уступает гравитации.


magnetic field lines direction during the levitation

Такое распределение линий магнитного поля характерно для сверпроводника второго рода, т.е. для всех высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП)
Схематическое изображение линий магнитного поля

Почему отталкивание? Магнитное поле частично выталкивается из сверпроводника. Поэтому возникает такое же отталкивание, как между магнитом и любым диамагнетиком

Почему притяжение? Магнитное поле, проникшее в сверхпроводник, представляет из себя набор локализованных нитей магнитного потока (вихрей Абрикосова). Вихри цепляются за структурные неоднородности сверпроводника и не позволяют ему "оторваться" от поднимающегося магнитом. Чтобы магнитное поле проникло в сверпроводник, нужно либо поместить его около магнита еще до охлаждения (видео 3), либо с силой пытаться приблизить магнит к сверхпроводнику (видео 4).


Помощь для просмотра видео-файлов: AVI with DivX coding: Windows Media Player, DivX.com. MPEG: mpeg.org. QuickTime: free QuickTime player (Windows, Mac), Xanim (UNIX).


Длинные видеофильмы, демонстрирующие множество эффектов

Левитация с охлаждением раздельно: 102 секунд
AVI movie (DivX coding) 4.4 Mb
MPEG movie 6.3 Mb
QuickTime movie 9 Mb.

Подробное описание содержания фильма - на английской странице
левитация с охлаждением вместе: 89 секунд
AVI movie (DivX coding) 4.8 Mb
MPEG movie 3.6 Mb
QuickTime movie 5 Mb.

Подробное описание содержания фильма - на английской странице


Ссылки:

Сверхпроводимость: позавчера, вчера, сегодня, завтра
Сверхпроводники на Phys.Web.Ru
Экспресс-бюллетень ПерсТ

Англоязычные:

more about Superconductors: superconductors.org
more about Levitation: Magnetic Levitation - Science is Fun
more about Magnetism: Cool Experiments with Magnets

Principles of superconducting levitation and maglev trains @ Institute of Physics, Prague
Measurements on a Superconductor @ UBC Physics and Astronomy Outreach
Other levitation movies @ HyperPhysics
Experiments with magnetic levitation by Rick Hoadley
MagLev train (40km line, 550km/h) @ Railway Technical Research Institute, Japan

Book "Superconducting levitation" by Francis C. Moon
Superconductor Levitation Demonstration Kits @ Colorado Superconductor
Superconductor Levitation Kit @ Forcefield


Все видеофильмы изготовлены в Superconductivity Lab. at the University of Oslo, Norway
Оригинальная версия страницы на английском языке: Superconducting Levitation
  Kафедра физики твердого тела НОЦ/СПбГТУ