Levitation, öznenin veya nesnenin uzayda desteksiz olduğu yerçekiminin üstesinden gelinmesidir. "Havalandırma" kelimesi, "hafiflik" anlamına gelen Latince Levitas'tan gelir.
Havaya kaldırmayı uçuşla eşitlemek yanlıştır, çünkü ikincisi hava direncine dayanır, bu yüzden kuşlar, böcekler ve diğer hayvanlar uçar ve havaya uçmazlar.
Fizikte havaya yükselme
Fizikte havaya yükselme, bir cismin yerçekimi alanındaki sabit konumunu ifade ederken, cismin diğer nesnelere dokunmaması gerekir. Havaya yükselme bazı gerekli ve zor koşulları ima eder:
- Yerçekimi ve yerçekimi kuvvetini dengeleyebilen bir kuvvet.
- Vücudun uzayda dengesini sağlayabilecek kuvvet.
Gauss yasasından, statik bir manyetik alanda, statik cisimlerin veya nesnelerin havaya kaldırılamayacağı sonucu çıkar. Ancak koşulları değiştirirseniz havaya yükselmeyi başarabilirsiniz.
Kuantum Kaldırma
Genel halk kuantum levitasyonunun farkına ilk olarak Mart 1991'de, Nature bilim dergisinde ilginç bir fotoğraf yayınlandığında haberdar oldu. Tokyo Süper İletkenlik Araştırma Laboratuvarı müdürü Don Tapscott'u seramik bir süper iletken plaka üzerinde dururken gösterdi ve zemin ile plaka arasında hiçbir şey yoktu. Fotoğrafın gerçek olduğu ortaya çıktı ve üzerinde duran yönetmenle birlikte yaklaşık 120 kilo ağırlığındaki plaka, Meissner-Ochsenfeld etkisi olarak bilinen bir süper iletkenlik etkisi sayesinde zeminin üzerinde yükselebiliyordu.
Diamagnetic havaya yükselme
Kendisi bir diamagnet olan su içeren bir cismin, yani atomları ana elektromanyetik yönüne karşı mıknatıslanma yeteneğine sahip bir maddenin manyetik alanında asılı kalma türünün adıdır. alan.
Diyamanyetik havaya yükselme sürecinde, ana rol, atomları harici bir manyetik alanın etkisi altında, moleküllerindeki elektronların hareket parametrelerini hafifçe değiştiren iletkenlerin diyamanyetik özellikleri tarafından oynanır. ana yönün tersine zayıf bir manyetik alanın ortaya çıkmasına neden olur. Bu zayıf elektromanyetik alanın etkisi, yerçekiminin üstesinden gelmek için yeterlidir.
Diyamanyetik havaya yükselmeyi göstermek için bilim adamları tekrar tekrar küçük hayvanlar üzerinde deneyler yaptılar.
Bu tür havaya yükselme, canlı nesneler üzerinde yapılan deneylerde kullanıldı. Deneyler sırasındayaklaşık 17 Tesla'lık bir indüksiyona sahip harici bir manyetik alan, kurbağaların ve farelerin askıya alınmış bir durumu (levitasyon) sağlandı.
Newton'un üçüncü yasasına göre, diamagnetlerin özellikleri tam tersi, yani bir mıknatısı diamagnet alanında havaya kaldırmak veya onu bir elektromanyetik alanda stabilize etmek için kullanılabilir.
Diamagnetic levitasyonunun doğası gereği kuantum levitasyonunun aynıdır. Yani, Meissner etkisinin eyleminde olduğu gibi, iletkenin malzemesinden manyetik alanın mutlak bir yer değiştirmesi vardır. Tek küçük fark, diyamanyetik havaya yükselme elde etmek için çok daha güçlü bir elektromanyetik alana ihtiyaç duyulmasıdır, ancak kuantum kaldırmada olduğu gibi süper iletkenliklerini elde etmek için iletkenleri soğutmak hiç gerekli değildir.
Evde, diyamanyetik havaya yükselme üzerine birkaç deney bile yapabilirsiniz, örneğin, iki plaka bizmutunuz varsa (ki bu bir diamagnet), düşük indüksiyonlu bir mıknatıs ayarlayabilirsiniz, yaklaşık 1 T, askıya alınmış durumda. Ek olarak, 11 Tesla endüksiyonlu bir elektromanyetik alanda, mıknatısa hiç dokunmadan parmaklarınızla konumunu ayarlayarak küçük bir mıknatısı asılı durumda sabitleyebilirsiniz.
Sıklıkla oluşan diamagnetlerin neredeyse tamamı inert gazlar, fosfor, nitrojen, silikon, hidrojen, gümüş, altın, bakır ve çinkodur. Doğru elektromanyetik manyetik alanda insan vücudu bile diyamanyetiktir.
Manyetik havaya kaldırma
Manyetik havaya yükselme etkili birmanyetik alan kullanarak bir nesneyi kaldırma yöntemi. Bu durumda, yerçekimi ve serbest düşüşü telafi etmek için manyetik basınç kullanılır.
Earnshaw teoremine göre, bir cismi yerçekimi alanında sabit tutmak imkansızdır. Yani, bu koşullar altında havaya yükselme imkansızdır, ancak diamagnetlerin, girdap akımlarının ve süperiletkenlerin etki mekanizmalarını hesaba katarsak, o zaman etkili kaldırma elde edilebilir.
Manyetik kaldırma, mekanik destekle kaldırma sağlıyorsa, bu fenomene sözde kaldırma denir.
Meissner etkisi
Meissner etkisi, iletkenin tüm hacminden manyetik alanın mutlak yer değiştirmesi sürecidir. Bu genellikle iletkenin süper iletken duruma geçişi sırasında meydana gelir. Süper iletkenlerin ideal olanlardan farkı budur - her ikisinin de direnci olmamasına rağmen ideal iletkenlerin manyetik indüksiyonu değişmeden kalır.
Bu fenomen ilk kez 1933'te iki Alman fizikçi - Meissner ve Oksenfeld tarafından gözlemlendi ve tanımlandı. Bu nedenle kuantum havaya yükselmeye bazen Meissner-Ochsenfeld etkisi denir.
Elektromanyetik alanın genel yasalarından, bir iletkenin hacminde bir manyetik alanın yokluğunda, içinde yalnızca süperiletkenin yüzeyinin yakınında yer kaplayan bir yüzey akımının mevcut olduğu sonucu çıkar. Bu koşullar altında bir süperiletken, bir diamagnet olmakla birlikte bir diamagnet gibi davranır.
Meissner etkisi tam ve kısmi olarak ikiye ayrılır.süperiletkenlerin kalitesine bağlıdır. Manyetik alan tamamen yer değiştirdiğinde tam Meissner etkisi gözlemlenir.
Yüksek sıcaklık süper iletkenleri
Doğada birkaç tane saf süper iletken vardır. Süper iletken malzemelerinin çoğu, çoğunlukla yalnızca kısmi bir Meissner etkisi sergileyen alaşımlardır.
Süperiletkenlerde, malzemeleri birinci ve ikinci tip süper iletkenlere ayıran şey, manyetik alanı hacminden tamamen uzaklaştırma yeteneğidir. Birinci tip süper iletkenler, yüksek manyetik alanlarda bile tam Meissner etkisini gösterebilen cıva, kurşun ve kalay gibi saf maddelerdir. İkinci tip süper iletkenler, çoğunlukla, yüksek indüksiyonlu bir manyetik alan koşulları altında, manyetik alanı hacimlerinden yalnızca kısmen değiştirebilen seramikler veya bazı organik bileşiklerin yanı sıra alaşımlardır. Bununla birlikte, çok düşük manyetik alan kuvveti koşulları altında, tip II de dahil olmak üzere neredeyse tüm süperiletkenler, tam Meissner etkisine sahiptir.
Birkaç yüz alaşım, bileşik ve birkaç saf malzemenin kuantum süperiletkenlik özelliklerine sahip olduğu bilinmektedir.
Muhammed'in Tabut Deneyimi
"Muhammed'in tabutu" havaya yükselme ile ilgili bir tür numaradır. Bu, etkiyi açıkça gösteren deneyin adıydı.
Müslüman efsanesine göre Hz. Muhammed'in tabutu hiçbir destek ve destek olmadan arafta havadaydı. Aynen öyledolayısıyla deneyimin adı.
Deneyimin bilimsel açıklaması
Süper iletkenlik yalnızca çok düşük sıcaklıklarda elde edilebilir, bu nedenle süper iletken örneğin sıvı helyum veya sıvı nitrojen gibi yüksek sıcaklıktaki gazlarla önceden soğutulmalıdır.
Ardından düz soğutmalı bir süperiletkenin yüzeyine bir mıknatıs yerleştirilir. Minimum manyetik indüksiyonun 0,001 Tesla'yı aşmadığı alanlarda bile, mıknatıs süperiletken yüzeyinin yaklaşık 7-8 milimetre üzerine çıkar. Manyetik alan gücünü kademeli olarak artırırsanız, süperiletkenin yüzeyi ile mıknatıs arasındaki mesafe giderek artacaktır.
Mıknatıs, dış koşullar değişene ve süperiletken süperiletkenlik özelliklerini kaybedene kadar yükselmeye devam edecektir.
