Quantum Trapping

[Raccoon]

Cool: Levitating superconductor floats within a magnetic field so you don't have to (video)

[Archimedes]

[Archimedes]

Hier eine kurze Erklärung, soweit ich es mir zusammengereimt habe:

Gegeben sei in Permanentmagnet als Quelle und ein Supraleiter.

 

1. Ein normales Material wird von dem Magnetfeld durchdrungen.

 

2. Supraleiter verdrängen jedoch das Magnetfeld Meissner Ochsenfeld Effekt, man bezeichnet solche Materialien als diamagnetisch.

 

3. Das herausdrängen des Magnetfeldes im Supraleiter entsteht durch Induktion starker Elektronen Ströme im Supraleiter,

wenn dieser in das Magnetfeld des Permanentmagneten gebracht wird.

Diese Ströme erzeugen ihrerseits ein starkes Magnetfeld, welches dem ursprünglichen Magnetfeld entgegen gesetzt wird.

Wäre das Material nicht supraleitend, würden diese Ströme aufgrund der elektrischen Verlustleistung sofort zusammenbrechen,

bei einem Supraleiter bleiben sie jedoch bestehen.

 

4. Wird nun ein Permanentmagnet über einen Supraleiter gebracht, so stößt das magnetische Gegenfeld des Supraleiters den Permanentmagneten ab.

Diese magnetische Abstoßungskraft ist die Gegenkraft zur Gravitationskraft und ermöglicht das Schweben.

 

5. Bei diesem klassischen Versuch, würde der Permanentmagnet aber herunterfallen, wenn man das System umdrehen würde.

Da dann die magnetische Abstoßung und die Gravitationskraft in die gleiche Richtung wirken würden.

 

6. Das Quantum Trapping Video ist ein spezieller Fall

Der Effekt wird als "Magnetic Flux Quantum Trapping" bezeichnet.

Ein Flussquant ist dabei die kleinste magnetische Einheit.

 

7. In einem Typ II Supraleiter gibt es kleine Defekte, an diesen Defekten können magnetische Feldlinien eindrigen.

An diesen kleinen Defekten existiert also eine kleine Menge an Flussquanten.

Die Dichte und Position der Flussquanten ist jedoch fest, d.h. die Dichte der Feldlinien kann nicht beliebig variiert werden.

Folglich kann auch der Supraleiter relativ zum Permanentmagneten nicht einfach anders positioniert werden,

da dies die Feldliniendichte ( Flussquantendichte ) ändern würde.

Daher schwebt der Magnet nicht nur über dem Supraleiter, sonder ist auch noch im Raum fixiert.

 

8. Die Physik hinter dem Magnetic Flux Quantum Trapping sind sogenannte Quantenstrudel ( Quantum Vortices ).

Dieses sind starke Wirbelströme von Cooper-Paaren um Defektzentren.

Siehe auch Bose-Einstein Kondensat

[Schinzilord]

Wow, sehr schön erklärt.

Ein Supraleiter wird auch idealer Diamagnet mit einer magnetischen Induktion von -1 genannt (perfekte Verdrängung des äußeren Magnetfelds).

 

Denn man kann auch einen Frosch in ein starkes Magnetfeld bringen. Aufgrund der diamagnetischen Eigenschaft von Wasser (aus dem der Frosch oder auch die Menschen hauptsächlich bestehen) bewirkt, dass eine Kraft (also der Kraftvektor) entgegengesetzt zum Magnetfeldgradienten wirkt, also in Richtung des sich abschwächenden Magnetfelds zeigt, weshalb der Frosch zum schweben anfängt.

Der Frosch ist aber dann nicht im Raum fixiert, weil kein Quantum Trapping stattfindet (der Frosch lebt immerhin!!)