Լևիտացիան գրավիտացիայի հաղթահարումն է, որի դեպքում սուբյեկտը կամ առարկան գտնվում են տիեզերքում առանց հենարանի: «Լևիտացիա» բառը գալիս է լատիներեն Levitas-ից, որը նշանակում է «թեթևություն»:
Լևիտացիան սխալ է նույնացնել թռիչքի հետ, քանի որ վերջինս հիմնված է օդի դիմադրության վրա, ինչի պատճառով թռչունները, միջատները և այլ կենդանիներ թռչում են և չեն թռչում:
Լևիտացիան ֆիզիկայում
Լևիտացիան ֆիզիկայում վերաբերում է գրավիտացիոն դաշտում մարմնի կայուն դիրքին, մինչդեռ մարմինը չպետք է դիպչի այլ առարկաների: Լևիտացիան ենթադրում է մի քանի անհրաժեշտ և դժվար պայմաններ՝
- Ուժ, որը կարող է փոխհատուցել գրավիտացիոն ձգողականությունը և ձգողականության ուժը:
- Ուժը, որը կարող է ապահովել մարմնի կայունությունը տարածության մեջ։
Գաուսի օրենքից հետևում է, որ ստատիկ մագնիսական դաշտում ստատիկ մարմինները կամ առարկաները ունակ չեն լևիտացիայի։ Այնուամենայնիվ, եթե փոխեք պայմանները, կարող եք հասնել լևիտացիայի:
Քվանտային լևիտացիա
Լայն հանրությունն առաջին անգամ տեղեկացավ քվանտային լևիտացիայի մասին 1991 թվականի մարտին, երբ հետաքրքիր լուսանկար հրապարակվեց Nature գիտական ամսագրում։ Այն ցույց տվեց, որ Տոկիոյի գերհաղորդականության հետազոտական լաբորատորիայի տնօրեն Դոն Թապսկոտը կանգնած է կերամիկական գերհաղորդիչ ափսեի վրա, և հատակի և ափսեի միջև ոչինչ չկար: Լուսանկարը պարզվեց, որ իրական է, և ափսեը, որի վրա կանգնած ռեժիսորը կշռում էր մոտ 120 կիլոգրամ, կարող էր բարձրանալ հատակից վեր՝ շնորհիվ գերհաղորդականության էֆեկտի, որը հայտնի է որպես Մայսներ-Օխսենֆելդի էֆեկտ::
Դիամագնիսական լևիտացիա
Սա ջուր պարունակող մարմնի մագնիսական դաշտում կասեցված լինելու տեսակի անվանումն է, որն ինքնին դիամագնիս է, այսինքն՝ նյութ, որի ատոմները կարող են մագնիսացվել հիմնական էլեկտրամագնիսականի ուղղությամբ։ դաշտ։
Դիամագնիսական լևիտացիայի գործընթացում հիմնական դերը խաղում են հաղորդիչների դիամագնիսական հատկությունները, որոնց ատոմները արտաքին մագնիսական դաշտի ազդեցության տակ փոքր-ինչ փոխում են իրենց մոլեկուլներում էլեկտրոնների շարժման պարամետրերը, որոնք. հանգեցնում է թույլ մագնիսական դաշտի առաջացմանը, որն ուղղված է հիմնականին: Այս թույլ էլեկտրամագնիսական դաշտի ազդեցությունը բավական է գրավիտացիան հաղթահարելու համար։
Դիամագնիսական լևիտացիան ցուցադրելու համար գիտնականները բազմիցս փորձեր են անցկացրել փոքր կենդանիների վրա:
Լևիտացիայի այս տեսակն օգտագործվել է կենդանի օբյեկտների վրա փորձերի ժամանակ: Փորձերի ժամանակարտաքին մագնիսական դաշտ՝ մոտ 17 Տեսլայի ինդուկցիայով, ձեռք է բերվել գորտերի և մկների կասեցված վիճակ (լևիտացիա):
Համաձայն Նյուտոնի երրորդ օրենքի՝ դիամագնիսների հատկությունները կարող են օգտագործվել հակառակը, այսինքն՝ մագնիսը դիամագնիսական դաշտում վերելք կամ կայունացնել էլեկտրամագնիսական դաշտում։
Դիամագնիսական լևիտացիան իր բնույթով նույնական է քվանտային լևիտացիային: Այսինքն, ինչպես Meissner էֆեկտի գործողության դեպքում, կա մագնիսական դաշտի բացարձակ տեղաշարժ հաղորդիչի նյութից: Միակ աննշան տարբերությունն այն է, որ դիամագնիսական լևիտացիայի հասնելու համար անհրաժեշտ է շատ ավելի ուժեղ էլեկտրամագնիսական դաշտ, սակայն նրանց գերհաղորդականությանը հասնելու համար ամենևին էլ անհրաժեշտ չէ հաղորդիչները սառեցնել, ինչպես դա տեղի է ունենում քվանտային լևիտացիայի դեպքում::
Տանը կարող եք նույնիսկ մի քանի փորձեր կազմակերպել դիամագնիսական լևիտացիայի վերաբերյալ, օրինակ՝ եթե ունեք բիսմութի երկու թիթեղ (որը դիամագնիս է), կարող եք մագնիս սահմանել ցածր ինդուկցիայի հետ՝ մոտ 1 Տ, կասեցված վիճակում։ Բացի այդ, 11 Տեսլայի ինդուկցիա ունեցող էլեկտրամագնիսական դաշտում դուք կարող եք կայունացնել փոքրիկ մագնիսը կասեցված վիճակում՝ կարգավորելով նրա դիրքը ձեր մատներով՝ միաժամանակ չդիպչելով մագնիսին։
Հաճախ հանդիպող դիամագնիսները գրեթե բոլոր իներտ գազերն են՝ ֆոսֆորը, ազոտը, սիլիցիումը, ջրածինը, արծաթը, ոսկին, պղինձը և ցինկը: Նույնիսկ մարդու մարմինը դիամագնիսական է ճիշտ էլեկտրամագնիսական մագնիսական դաշտում:
Մագնիսական լևիտացիա
Մագնիսական լևիտացիան արդյունավետ միջոց էմագնիսական դաշտի միջոցով առարկան բարձրացնելու մեթոդ: Այս դեպքում մագնիսական ճնշումն օգտագործվում է գրավիտացիայի և ազատ անկումը փոխհատուցելու համար։
Ըստ Էռնշոուի թեորեմի՝ անհնար է օբյեկտը կայուն պահել գրավիտացիոն դաշտում։ Այսինքն՝ նման պայմաններում լևիտացիան անհնար է, բայց եթե հաշվի առնենք դիմագնիսների, պտտվող հոսանքների և գերհաղորդիչների գործողության մեխանիզմները, ապա կարելի է հասնել արդյունավետ լևիտացիայի։
Եթե մագնիսական լևիտացիան ապահովում է բարձրացում մեխանիկական աջակցությամբ, ապա այս երևույթը կոչվում է կեղծ լևիտացիա:
Մայսների էֆեկտ
Մայսների էֆեկտը հաղորդիչի ամբողջ ծավալից մագնիսական դաշտի բացարձակ տեղաշարժի գործընթացն է։ Սովորաբար դա տեղի է ունենում հաղորդիչի գերհաղորդիչ վիճակի անցնելու ժամանակ։ Ահա թե ինչով են տարբերվում գերհաղորդիչները իդեալականներից. չնայած այն բանին, որ երկուսն էլ դիմադրություն չունեն, իդեալական հաղորդիչների մագնիսական ինդուկցիան մնում է անփոփոխ:
Առաջին անգամ այս երևույթը դիտարկվել և նկարագրվել է 1933 թվականին երկու գերմանացի ֆիզիկոսների՝ Մայսների և Օքսենֆելդի կողմից: Այդ իսկ պատճառով քվանտային լևիտացիան երբեմն կոչվում է Մայսներ-Օխսենֆելդի էֆեկտ։
Էլեկտրամագնիսական դաշտի ընդհանուր օրենքներից հետևում է, որ հաղորդիչի ծավալում մագնիսական դաշտի բացակայության դեպքում նրանում առկա է միայն մակերևութային հոսանք, որը զբաղեցնում է տարածություն գերհաղորդիչի մակերևույթի մոտ։ Այս պայմաններում գերհաղորդիչն իրեն պահում է նույն կերպ, ինչ դիամագնիսը, մինչդեռ մեկը չէ:
Մայսների էֆեկտը բաժանվում է լրիվ և մասնակի՝ inկախված գերհաղորդիչների որակից: Մայսների ամբողջական էֆեկտը նկատվում է, երբ մագնիսական դաշտն ամբողջությամբ տեղահանված է։
Բարձր ջերմաստիճանի գերհաղորդիչներ
Բնության մեջ քիչ են մաքուր գերհաղորդիչներ: Նրանց գերհաղորդիչ նյութերի մեծ մասը համաձուլվածքներ են, որոնք առավել հաճախ ցուցադրում են միայն մասնակի Մայսների էֆեկտ:
Գերհաղորդիչներում մագնիսական դաշտն իր ծավալից ամբողջությամբ տեղափոխելու ունակությունն է, որը նյութերը բաժանում է առաջին և երկրորդ տիպի գերհաղորդիչների: Առաջին տիպի գերհաղորդիչները մաքուր նյութեր են, ինչպիսիք են սնդիկը, կապարը և անագը, որոնք կարող են ցույց տալ Մայսների ամբողջական էֆեկտը նույնիսկ բարձր մագնիսական դաշտերում: Երկրորդ տիպի գերհաղորդիչներն առավել հաճախ համաձուլվածքներ են, ինչպես նաև կերամիկա կամ որոշ օրգանական միացություններ, որոնք բարձր ինդուկցիայի մագնիսական դաշտի պայմաններում ունակ են միայն մասամբ հեռացնել մագնիսական դաշտը իրենց ծավալից: Այնուամենայնիվ, շատ ցածր մագնիսական դաշտի ուժգնության պայմաններում գրեթե բոլոր գերհաղորդիչները, ներառյալ II տիպը, ունակ են Մայսների ամբողջական էֆեկտի:
Մի քանի հարյուր համաձուլվածքներ, միացություններ և մի քանի մաքուր նյութեր, ինչպես հայտնի է, ունեն քվանտային գերհաղորդականության բնութագրեր:
Մուհամեդի դագաղի փորձ
«Մուհամեդի դագաղը» մի տեսակ հնարք է լևիտացիայի հետ։ Սա փորձի անվանումն էր, որը հստակ ցույց տվեց ազդեցությունը։
Մուսուլմանական լեգենդի համաձայն՝ Մուհամեդ մարգարեի դագաղը օդում անորոշ վիճակում էր՝ առանց որևէ հենարանի և հենարանի: Հենց ճիշտայստեղից էլ՝ փորձի անվանումը։
Փորձի գիտական բացատրություն
Գերհաղորդականություն կարելի է ձեռք բերել միայն շատ ցածր ջերմաստիճաններում, ուստի գերհաղորդիչը պետք է նախապես սառեցվի, օրինակ՝ բարձր ջերմաստիճան գազերով, ինչպիսիք են հեղուկ հելիումը կամ հեղուկ ազոտը:
Այնուհետև մագնիս է տեղադրվում հարթ սառեցված գերհաղորդիչի մակերեսին։ Նույնիսկ այն դաշտերում, որոնց նվազագույն մագնիսական ինդուկցիան չի գերազանցում 0,001 Տեսլա, մագնիսը բարձրանում է գերհաղորդիչի մակերեւույթից մոտ 7-8 միլիմետրով: Եթե աստիճանաբար մեծացնեք մագնիսական դաշտի ուժգնությունը, ապա գերհաղորդիչի և մագնիսի մակերևույթի միջև հեռավորությունը ավելի ու ավելի կաճի։
Մագնիսը կշարունակի թռչել այնքան ժամանակ, մինչև չփոխվեն արտաքին պայմանները, և գերհաղորդիչը կորցնի իր գերհաղորդիչ հատկությունները:
