Levitacioni është tejkalimi i gravitetit, në të cilin subjekti ose objekti janë në hapësirë pa mbështetje. Fjala "levitacion" vjen nga latinishtja Levitas, që do të thotë "lehtësi".
Levitacioni është gabim të barazohet me fluturimin, sepse ky i fundit bazohet në rezistencën e ajrit, prandaj zogjtë, insektet dhe kafshët e tjera fluturojnë dhe nuk fluturojnë.
Levitacioni në fizikë
Levitacioni në fizikë i referohet pozicionit të qëndrueshëm të një trupi në një fushë gravitacionale, ndërsa trupi nuk duhet të prekë objekte të tjera. Levitimi nënkupton disa kushte të nevojshme dhe të vështira:
- Një forcë që mund të kompensojë tërheqjen gravitacionale dhe forcën e gravitetit.
- Forca që mund të sigurojë stabilitetin e trupit në hapësirë.
Nga ligji i Gausit rrjedh se në një fushë magnetike statike, trupat ose objektet statike nuk janë të afta të fluturojnë. Megjithatë, nëse ndryshoni kushtet, mund të arrini levitacion.
Levitacioni kuantik
Publiku i gjerë fillimisht u bë i vetëdijshëm për levitacionin kuantik në mars 1991, kur një foto interesante u publikua në revistën shkencore Nature. Ai tregoi drejtorin e Laboratorit të Kërkimit të Superpërçueshmërisë së Tokios, Don Tapscott, duke qëndruar në një pllakë superpërcjellëse qeramike dhe nuk kishte asgjë midis dyshemesë dhe pllakës. Fotografia doli të ishte e vërtetë dhe pllaka, e cila, së bashku me regjisorin që qëndronte mbi të, peshonte rreth 120 kilogramë, mund të ngrihej mbi dysheme falë një efekti superpërçueshmërie të njohur si efekti Meissner-Ochsenfeld.
levitacion diamagnetik
Ky është emri i llojit të qenies pezull në fushën magnetike të një trupi që përmban ujë, i cili në vetvete është një diamagnet, domethënë një material, atomet e të cilit janë të afta të magnetizohen kundër drejtimit të elektromagnetikës kryesore. fushë.
Në procesin e levitacionit diamagnetik, rolin kryesor e luajnë vetitë diamagnetike të përcjellësve, atomet e të cilëve, nën veprimin e një fushe magnetike të jashtme, ndryshojnë pak parametrat e lëvizjes së elektroneve në molekulat e tyre, të cilat çon në shfaqjen e një fushe të dobët magnetike të kundërt në drejtim me atë kryesore. Efekti i kësaj fushe të dobët elektromagnetike është i mjaftueshëm për të kapërcyer gravitetin.
Për të demonstruar levitacionin diamagnetik, shkencëtarët kryen në mënyrë të përsëritur eksperimente në kafshë të vogla.
Ky lloj levitimi u përdor në eksperimente mbi objekte të gjalla. Gjatë eksperimenteve nënjë fushë magnetike e jashtme me një induksion prej rreth 17 Tesla, u arrit një gjendje e pezulluar (levitim) e bretkosave dhe minjve.
Sipas ligjit të tretë të Njutonit, vetitë e diamagnetit mund të përdoren anasjelltas, domethënë për të ngritur një magnet në fushën e një diamagneti ose për ta stabilizuar atë në një fushë elektromagnetike.
Levitacioni diamagnetik është identik në natyrë me levitacionin kuantik. Kjo do të thotë, si me veprimin e efektit Meissner, ekziston një zhvendosje absolute e fushës magnetike nga materiali i përcjellësit. I vetmi ndryshim i vogël është se për të arritur levitacionin diamagnetik, nevojitet një fushë elektromagnetike shumë më e fortë, megjithatë, nuk është aspak e nevojshme të ftohen përcjellësit për të arritur superpërçueshmërinë e tyre, siç është rasti me levitacionin kuantik.
Në shtëpi, madje mund të vendosni disa eksperimente mbi levitacionin diamagnetik, për shembull, nëse keni dy pllaka bismut (që është një diamagnet), mund të vendosni një magnet me një induksion të ulët, rreth 1 T, në gjendje të pezulluar. Përveç kësaj, në një fushë elektromagnetike me një induksion prej 11 Tesla, ju mund të stabilizoni një magnet të vogël në një gjendje të pezulluar duke rregulluar pozicionin e tij me gishta, duke mos e prekur fare magnetin.
Diamagnetët që ndodhin shpesh janë pothuajse të gjithë gazrat inertë, fosfori, azoti, silikoni, hidrogjeni, argjendi, ari, bakri dhe zinku. Edhe trupi i njeriut është diamagnetik në fushën e duhur magnetike elektromagnetike.
levitacion magnetik
Levitacioni magnetik është efektivnjë metodë e ngritjes së një objekti duke përdorur një fushë magnetike. Në këtë rast, presioni magnetik përdoret për të kompensuar gravitetin dhe rënien e lirë.
Sipas teoremës së Earnshaw, është e pamundur të mbash një objekt në një fushë gravitacionale në mënyrë të qëndrueshme. Domethënë, levitimi në kushte të tilla është i pamundur, por nëse marrim parasysh mekanizmat e veprimit të diamagneteve, rrymave vorbull dhe superpërcjellësve, atëherë mund të arrihet levitim efektiv.
Nëse levitacioni magnetik siguron ngritjen me mbështetje mekanike, ky fenomen quhet pseudolevitim.
efekti Meissner
Efekti Meissner është procesi i zhvendosjes absolute të fushës magnetike nga i gjithë vëllimi i përcjellësit. Kjo zakonisht ndodh gjatë kalimit të përcjellësit në gjendjen superpërcjellëse. Ja çfarë ndryshojnë superpërcjellësit nga ata idealë - pavarësisht faktit se të dy nuk kanë rezistencë, induksioni magnetik i përcjellësve idealë mbetet i pandryshuar.
Për herë të parë ky fenomen u vëzhgua dhe u përshkrua në vitin 1933 nga dy fizikantë gjermanë - Meissner dhe Oksenfeld. Kjo është arsyeja pse levitacioni kuantik nganjëherë quhet efekti Meissner-Ochsenfeld.
Nga ligjet e përgjithshme të fushës elektromagnetike, rezulton se në mungesë të një fushe magnetike në vëllimin e një përcjellësi, në të është e pranishme vetëm një rrymë sipërfaqësore, e cila zë hapësirë afër sipërfaqes së superpërçuesit. Në këto kushte, një superpërçues sillet në të njëjtën mënyrë si një diamagnet, ndërsa nuk është një.
Efekti Meissner ndahet në të plotë dhe të pjesshëm, nënë varësi të cilësisë së superpërçuesve. Efekti i plotë Meissner vërehet kur fusha magnetike zhvendoset plotësisht.
Superpërcjellës me temperaturë të lartë
Ka pak superpërçues të pastër në natyrë. Shumica e materialeve të tyre superpërcjellëse janë aliazhe, të cilat më së shpeshti shfaqin vetëm një efekt të pjesshëm Meissner.
Në superpërçuesit, është aftësia për të zhvendosur plotësisht fushën magnetike nga vëllimi i saj që ndan materialet në superpërçues të tipit të parë dhe të dytë. Superpërçuesit e llojit të parë janë substanca të pastra, si merkuri, plumbi dhe kallaji, të afta të demonstrojnë efektin e plotë të Meissner edhe në fusha të larta magnetike. Superpërçuesit e llojit të dytë janë më së shpeshti lidhjet, si dhe qeramika ose disa përbërje organike, të cilat, në kushtet e një fushe magnetike me induksion të lartë, janë në gjendje të zhvendosin vetëm pjesërisht fushën magnetike nga vëllimi i tyre. Megjithatë, në kushtet e fuqisë shumë të ulët të fushës magnetike, pothuajse të gjithë superpërçuesit, përfshirë tipin II, janë të aftë për efektin e plotë Meissner.
Dihet se disa qindra lidhje, komponime dhe disa materiale të pastra kanë karakteristikat e superpërçueshmërisë kuantike.
Përvoja e arkivolit të Muhamedit
"Arkivoli i Muhamedit" është një lloj mashtrimi me levitacion. Ky ishte emri i eksperimentit që tregoi qartë efektin.
Sipas legjendës myslimane, arkivoli i Profetit Muhamed ishte në ajër në harresë, pa asnjë mbështetje dhe mbështetje. Pikërishtprandaj emri i përvojës.
Shpjegimi shkencor i përvojës
Superpërcjellshmëria mund të arrihet vetëm në temperatura shumë të ulëta, kështu që superpërçuesi duhet të ftohet paraprakisht, për shembull, me gazra me temperaturë të lartë si heliumi i lëngshëm ose azoti i lëngshëm.
Më pas vendoset një magnet në sipërfaqen e një superpërcjellësi të ftohur të sheshtë. Edhe në fusha me një induksion magnetik minimal që nuk kalon 0,001 Tesla, magneti ngrihet mbi sipërfaqen e superpërçuesit me rreth 7-8 milimetra. Nëse rritni gradualisht forcën e fushës magnetike, distanca midis sipërfaqes së superpërçuesit dhe magnetit do të rritet gjithnjë e më shumë.
Maneti do të vazhdojë të fluturojë derisa kushtet e jashtme të ndryshojnë dhe superpërçuesi të humbasë karakteristikat e tij superpërcjellëse.
