Levitation là sự vượt qua lực hấp dẫn, trong đó chủ thể hoặc vật thể ở trong không gian mà không có sự hỗ trợ. Từ "bay lên" bắt nguồn từ tiếng Latinh Levitas, có nghĩa là "nhẹ nhàng".
Levitation là sai khi đánh đồng với bay, vì thứ hai dựa trên lực cản của không khí, đó là lý do tại sao chim, côn trùng và các động vật khác bay, và không bay lên.
Levitation trong vật lý
Levitation trong vật lý đề cập đến vị trí ổn định của một cơ thể trong trường hấp dẫn, trong khi cơ thể không được chạm vào các vật thể khác. Levitation ngụ ý một số điều kiện cần và khó:
- Một lực có thể bù đắp lực hút và lực hấp dẫn.
- Lực có thể đảm bảo sự ổn định của cơ thể trong không gian.
Theo định luật Gauss, trong từ trường tĩnh, các vật thể hoặc vật thể tĩnh không có khả năng bay. Tuy nhiên, nếu bạn thay đổi các điều kiện, bạn có thể đạt được sự bay bổng.
Lượng tử Levitation
Công chúng lần đầu tiên biết đến lực bay lượng tử vào tháng 3 năm 1991, khi một bức ảnh thú vị được công bố trên tạp chí khoa học Nature. Nó cho thấy giám đốc Phòng thí nghiệm nghiên cứu siêu dẫn Tokyo, Don Tapscott, đang đứng trên một tấm siêu dẫn bằng gốm, và không có gì giữa sàn và tấm. Bức ảnh hóa ra là thật và chiếc đĩa, cùng với đạo diễn đứng trên đó, nặng khoảng 120 kg, có thể bay lên trên sàn nhờ hiệu ứng siêu dẫn được gọi là hiệu ứng Meissner-Ochsenfeld.
bay ngược từ tính
Đây là tên của loại vật thể lơ lửng trong từ trường của vật thể có chứa nước, bản thân nó là một diamagnet, tức là một vật liệu mà các nguyên tử của nó có khả năng bị nhiễm từ theo hướng của điện từ chính. trường.
Trong quá trình bay nghịch từ, vai trò chính là do tính chất nghịch từ của vật dẫn, mà nguyên tử của chúng, dưới tác dụng của từ trường bên ngoài, thay đổi một chút các thông số chuyển động của các electron trong phân tử của chúng, dẫn đến sự xuất hiện của một từ trường yếu ngược hướng với từ chính. Hiệu ứng của trường điện từ yếu này đủ để thắng lực hấp dẫn.
Để chứng minh khả năng bay nghịch từ, các nhà khoa học đã nhiều lần tiến hành các thí nghiệm trên động vật nhỏ.
Loại bay này đã được sử dụng trong các thí nghiệm trên các vật thể sống. Trong quá trình thử nghiệm ởmột từ trường bên ngoài với cảm ứng khoảng 17 Tesla, trạng thái lơ lửng (bay) của ếch và chuột đã đạt được.
Theo định luật thứ ba của Newton, các đặc tính của diamagnet có thể được sử dụng ngược lại, nghĩa là, để đẩy một nam châm trong trường của một diamagnet hoặc để ổn định nó trong trường điện từ.
Bay ngược từ về bản chất giống hệt với bay lượng tử. Nghĩa là, giống như tác động của hiệu ứng Meissner, có một sự dịch chuyển tuyệt đối của từ trường khỏi vật liệu của vật dẫn. Sự khác biệt nhỏ duy nhất là để đạt được bay nghịch từ, cần phải có trường điện từ mạnh hơn nhiều, tuy nhiên, không cần thiết phải làm mát các vật dẫn để đạt được tính siêu dẫn của chúng, như trường hợp bay lượng tử.
Ở nhà, bạn thậm chí có thể thiết lập một số thí nghiệm về bay nghịch từ, ví dụ, nếu bạn có hai tấm bitmut (là một diamagnet), bạn có thể đặt một nam châm có cảm ứng thấp, khoảng 1 T, ở trạng thái lơ lửng. Ngoài ra, trong trường điện từ có cảm ứng 11 Tesla, bạn có thể ổn định một nam châm nhỏ ở trạng thái lơ lửng bằng cách điều chỉnh vị trí của nó bằng các ngón tay của bạn, trong khi hoàn toàn không chạm vào nam châm.
Diamagnet thường xuất hiện hầu như là tất cả các khí trơ, phốt pho, nitơ, silicon, hydro, bạc, vàng, đồng và kẽm. Ngay cả cơ thể con người cũng nghịch từ trong từ trường điện từ bên phải.
Từ tính bay lên
Từ tính bay là một hiệu quảmột phương pháp nâng một vật bằng cách sử dụng từ trường. Trong trường hợp này, áp suất từ được sử dụng để bù cho trọng lực và sự rơi tự do.
Theo định lý Earnshaw, không thể giữ một vật trong trọng trường ổn định. Có nghĩa là, bay trong những điều kiện như vậy là không thể, nhưng nếu chúng ta tính đến cơ chế hoạt động của diamagnets, dòng xoáy và chất siêu dẫn, thì có thể đạt được bay hiệu quả.
Nếu lực bay từ trường cung cấp lực nâng với sự hỗ trợ cơ học, hiện tượng này được gọi là bay hơi giả.
Hiệu ứng Meissner
Hiệu ứng Meissner là quá trình dịch chuyển tuyệt đối của từ trường khỏi toàn bộ khối lượng của vật dẫn. Điều này thường xảy ra trong quá trình chuyển đổi của vật dẫn sang trạng thái siêu dẫn. Đây là điểm khác biệt của chất siêu dẫn so với chất dẫn điện lý tưởng - mặc dù thực tế là cả hai đều không có điện trở, cảm ứng từ của chất dẫn điện lý tưởng vẫn không thay đổi.
Lần đầu tiên hiện tượng này được quan sát và mô tả vào năm 1933 bởi hai nhà vật lý người Đức - Meissner và Oksenfeld. Đó là lý do tại sao bay lượng tử đôi khi được gọi là hiệu ứng Meissner-Ochsenfeld.
Từ các định luật chung của trường điện từ, ta thấy rằng trong trường hợp không có từ trường trong khối lượng của vật dẫn, chỉ có dòng điện bề mặt trong nó, dòng điện này chiếm không gian gần bề mặt của chất siêu dẫn. Trong những điều kiện này, một chất siêu dẫn hoạt động giống như một diamagnet, trong khi không phải là một chất siêu dẫn.
Hiệu ứng Meissner được chia thành toàn bộ và một phần, trongphụ thuộc vào chất lượng của chất siêu dẫn. Hiệu ứng Meissner đầy đủ được quan sát khi từ trường bị dịch chuyển hoàn toàn.
Chất siêu dẫn nhiệt độ cao
Có rất ít chất siêu dẫn tinh khiết trong tự nhiên. Hầu hết các vật liệu siêu dẫn của chúng là hợp kim, thường chỉ thể hiện hiệu ứng Meissner một phần.
Trong chất siêu dẫn, khả năng dịch chuyển hoàn toàn từ trường khỏi thể tích của nó sẽ phân tách vật liệu thành chất siêu dẫn loại thứ nhất và loại thứ hai. Chất siêu dẫn loại thứ nhất là những chất tinh khiết, chẳng hạn như thủy ngân, chì và thiếc, có khả năng thể hiện hiệu ứng Meissner đầy đủ ngay cả trong từ trường cao. Chất siêu dẫn thuộc loại thứ hai thường là hợp kim, cũng như gốm sứ hoặc một số hợp chất hữu cơ, trong điều kiện của từ trường có cảm ứng cao, chỉ có khả năng dịch chuyển một phần từ trường khỏi thể tích của chúng. Tuy nhiên, trong điều kiện cường độ từ trường rất thấp, hầu hết tất cả các chất siêu dẫn, bao gồm cả loại II, đều có khả năng tạo ra hiệu ứng Meissner đầy đủ.
Hàng trăm hợp kim, hợp chất và một số vật liệu tinh khiết được biết là có các đặc điểm của hiện tượng siêu dẫn lượng tử.
Mohammed's Coffin Experience
"Quan tài của Mohammed" là một loại mánh khóe bay lên. Đây là tên của thử nghiệm đã chứng minh rõ ràng hiệu quả.
Theo truyền thuyết Hồi giáo, quan tài của nhà tiên tri Mohammed ở trên không trong tình trạng lấp lửng, không có bất kỳ sự hỗ trợ và nâng đỡ nào. Một cách chính xácdo đó tên của trải nghiệm.
Giải thích khoa học về kinh nghiệm
Độ siêu dẫn chỉ có thể đạt được ở nhiệt độ rất thấp, vì vậy chất siêu dẫn phải được làm mát trước, ví dụ, bằng các khí có nhiệt độ cao như helium lỏng hoặc nitơ lỏng.
Sau đó, một nam châm được đặt trên bề mặt của một chất siêu dẫn được làm mát bằng phẳng. Ngay cả trong các trường có cảm ứng từ tối thiểu không vượt quá 0,001 Tesla, nam châm vẫn tăng lên trên bề mặt của chất siêu dẫn khoảng 7-8 mm. Nếu bạn tăng dần cường độ từ trường, khoảng cách giữa bề mặt của chất siêu dẫn và nam châm sẽ ngày càng tăng.
Nam châm sẽ tiếp tục bay cho đến khi các điều kiện bên ngoài thay đổi và chất siêu dẫn mất đi đặc tính siêu dẫn của nó.
