ლევიტაცია არის გრავიტაციის დაძლევა, რომლის დროსაც სუბიექტი ან ობიექტი იმყოფება სივრცეში მხარდაჭერის გარეშე. სიტყვა "ლევიტაცია" მომდინარეობს ლათინურიდან Levitas, რაც ნიშნავს "სიმსუბუქეს"..
ლევიტაცია არასწორია ფრენასთან გაიგივება, რადგან ეს უკანასკნელი ეფუძნება ჰაერის წინააღმდეგობას, რის გამოც ფრინველები, მწერები და სხვა ცხოველები დაფრინავენ და არ ლევიტირებენ.
ლევიტაცია ფიზიკაში
ლევიტაცია ფიზიკაში გულისხმობს სხეულის სტაბილურ მდგომარეობას გრავიტაციულ ველში, ხოლო სხეული არ უნდა შეეხოს სხვა ობიექტებს. ლევიტაცია გულისხმობს რამდენიმე აუცილებელ და რთულ პირობას:
- ძალა, რომელსაც შეუძლია შეცვალოს გრავიტაციული მიზიდულობა და მიზიდულობის ძალა.
- ძალა, რომელსაც შეუძლია უზრუნველყოს სხეულის სტაბილურობა სივრცეში.
გაუსის კანონიდან გამომდინარეობს, რომ სტატიკურ მაგნიტურ ველში სტატიკურ სხეულებს ან ობიექტებს არ შეუძლიათ ლევიტაცია. თუმცა, თუ შეცვლით პირობებს, შეგიძლიათ მიაღწიოთ ლევიტაციას.
კვანტური ლევიტაცია
ფართო საზოგადოებამ პირველად შეიტყო კვანტური ლევიტაციის შესახებ 1991 წლის მარტში, როდესაც საინტერესო ფოტო გამოქვეყნდა სამეცნიერო ჟურნალში Nature. მასზე ნაჩვენებია ტოკიოს სუპერგამტარობის კვლევის ლაბორატორიის დირექტორი დონ ტაპსკოტი, რომელიც იდგა კერამიკულ სუპერგამტარ ფირფიტაზე და იატაკსა და ფირფიტას შორის არაფერი იყო. ფოტო რეალური აღმოჩნდა და ფირფიტა, რომელიც მასზე მდგარ რეჟისორთან ერთად, დაახლოებით 120 კილოგრამს იწონიდა, ზეგამტარობის ეფექტის წყალობით, რომელიც ცნობილია როგორც მაისნერ-ოხსენფელდის ეფექტი, შეეძლო იატაკზე მაღლა ასვლა..
დიამაგნიტური ლევიტაცია
ეს არის წყლის შემცველი სხეულის მაგნიტურ ველში შეჩერებული არსების ტიპი, რომელიც თავისთავად არის დიამაგნიტი, ანუ მასალა, რომლის ატომებს შეუძლიათ მაგნიტიზდნენ მთავარი ელექტრომაგნიტური მიმართულების საწინააღმდეგოდ. ველი.
დიამაგნიტური ლევიტაციის პროცესში მთავარ როლს ასრულებს გამტარების დიამაგნიტური თვისებები, რომელთა ატომები, გარე მაგნიტური ველის მოქმედებით, ოდნავ ცვლიან ელექტრონების მოძრაობის პარამეტრებს მათ მოლეკულებში, რაც იწვევს სუსტი მაგნიტური ველის წარმოქმნას მთავარის მიმართ საპირისპირო. ამ სუსტი ელექტრომაგნიტური ველის ეფექტი საკმარისია გრავიტაციის დასაძლევად.
დიამაგნიტური ლევიტაციის საჩვენებლად, მეცნიერებმა არაერთხელ ჩაატარეს ექსპერიმენტები პატარა ცხოველებზე.
ამ ტიპის ლევიტაცია გამოიყენებოდა ცოცხალ ობიექტებზე ექსპერიმენტებში. ექსპერიმენტების დროსგარე მაგნიტური ველი დაახლოებით 17 ტესლას ინდუქციით, მიღწეული იქნა ბაყაყებისა და თაგვების შეჩერებული მდგომარეობა (ლევიტაცია).
ნიუტონის მესამე კანონის თანახმად, დიამაგნიტების თვისებები შეიძლება გამოყენებულ იქნას პირიქით, ანუ მაგნიტის ლევიტაცია დიამაგნიტის ველში ან მისი სტაბილიზაცია ელექტრომაგნიტურ ველში.
დიამაგნიტური ლევიტაცია ბუნებით იდენტურია კვანტური ლევიტაციისა. ანუ, როგორც მაისნერის ეფექტის მოქმედებისას, არსებობს მაგნიტური ველის აბსოლუტური გადაადგილება გამტარის მასალისგან. ერთადერთი უმნიშვნელო განსხვავება ისაა, რომ დიამაგნიტური ლევიტაციის მისაღწევად საჭიროა ბევრად უფრო ძლიერი ელექტრომაგნიტური ველი, თუმცა სულაც არ არის აუცილებელი გამტარების გაგრილება მათი ზეგამტარობის მისაღწევად, როგორც ეს კვანტური ლევიტაციის შემთხვევაშია..
სახლში, შეგიძლიათ რამდენიმე ექსპერიმენტიც კი მოაწყოთ დიამაგნიტურ ლევიტაციაზე, მაგალითად, თუ გაქვთ ბისმუტის ორი ფირფიტა (რომელიც არის დიამაგნიტი), შეგიძლიათ დააყენოთ მაგნიტი დაბალი ინდუქციით, დაახლოებით 1 ტ. შეჩერებულ მდგომარეობაში. გარდა ამისა, ელექტრომაგნიტურ ველში ინდუქციით 11 ტესლა, თქვენ შეგიძლიათ დაასტაბილუროთ პატარა მაგნიტი შეჩერებულ მდგომარეობაში თითებით მისი პოზიციის დარეგულირებით და მაგნიტს საერთოდ არ შეეხოთ.
ხშირად გავრცელებული დიამაგნიტებია თითქმის ყველა ინერტული აირი, ფოსფორი, აზოტი, სილიციუმი, წყალბადი, ვერცხლი, ოქრო, სპილენძი და თუთია. ადამიანის სხეულიც კი დიამაგნიტურია სწორ ელექტრომაგნიტურ მაგნიტურ ველში.
მაგნიტური ლევიტაცია
მაგნიტური ლევიტაცია ეფექტურიამაგნიტური ველის გამოყენებით საგნის აწევის მეთოდი. ამ შემთხვევაში, მაგნიტური წნევა გამოიყენება გრავიტაციისა და თავისუფალი ვარდნის საკომპენსაციოდ.
ერნშოუს თეორემის მიხედვით, შეუძლებელია ობიექტის სტაბილურად შენარჩუნება გრავიტაციულ ველში. ანუ ასეთ პირობებში ლევიტაცია შეუძლებელია, მაგრამ თუ გავითვალისწინებთ დიამაგნიტების, მორევის დენებისა და ზეგამტარების მოქმედების მექანიზმებს, მაშინ ეფექტური ლევიტაცია შეიძლება.
თუ მაგნიტური ლევიტაცია უზრუნველყოფს აწევას მექანიკური საყრდენით, ამ მოვლენას ეწოდება ფსევდოლევიტაცია.
მეისნერის ეფექტი
მეისნერის ეფექტი არის მაგნიტური ველის აბსოლუტური გადაადგილების პროცესი გამტარის მთელი მოცულობიდან. ეს ჩვეულებრივ ხდება გამტარის ზეგამტარ მდგომარეობაში გადასვლის დროს. აი რითი განსხვავდებიან ზეგამტარები იდეალურისგან - მიუხედავად იმისა, რომ ორივეს წინააღმდეგობა არ არის, იდეალური გამტარების მაგნიტური ინდუქცია უცვლელი რჩება.
პირველად ეს ფენომენი დააფიქსირეს და აღწერა 1933 წელს ორმა გერმანელმა ფიზიკოსმა - მაისნერმა და ოქსენფელდმა. ამიტომ კვანტურ ლევიტაციას ზოგჯერ მაისნერ-ოხსენფელდის ეფექტს უწოდებენ.
ელექტრომაგნიტური ველის ზოგადი კანონებიდან გამომდინარეობს, რომ გამტარის მოცულობაში მაგნიტური ველის არარსებობის შემთხვევაში მასში მხოლოდ ზედაპირული დენია, რომელიც იკავებს ადგილს ზეგამტარის ზედაპირთან ახლოს. ამ პირობებში ზეგამტარი იქცევა ისევე, როგორც დიამაგნიტი, მაგრამ არ არის ერთი.
მაისნერის ეფექტი იყოფა სრულ და ნაწილობრივ, inდამოკიდებულია ზეგამტარების ხარისხზე. მეისნერის სრული ეფექტი შეინიშნება, როდესაც მაგნიტური ველი მთლიანად გადაადგილდება.
მაღალი ტემპერატურის ზეგამტარები
ბუნებაში ცოტაა სუფთა ზეგამტარი. მათი სუპერგამტარი მასალების უმეტესობა არის შენადნობები, რომლებიც ყველაზე ხშირად ავლენენ მხოლოდ ნაწილობრივ მაისნერის ეფექტს.
ზეგამტარებში, ეს არის მაგნიტური ველის სრული გადაადგილების უნარი მისი მოცულობიდან, რაც მასალებს ჰყოფს პირველი და მეორე ტიპის ზეგამტარებად. პირველი ტიპის ზეგამტარები არის სუფთა ნივთიერებები, როგორიცაა ვერცხლისწყალი, ტყვია და კალა, რომლებსაც შეუძლიათ მაისნერის სრული ეფექტის დემონსტრირება მაღალ მაგნიტურ ველებშიც კი. მეორე ტიპის სუპერგამტარები ყველაზე ხშირად არის შენადნობები, ასევე კერამიკა ან ორგანული ნაერთები, რომლებსაც მაგნიტური ველის პირობებში მაღალი ინდუქციით შეუძლიათ მხოლოდ ნაწილობრივ გადაიტანონ მაგნიტური ველი მათი მოცულობიდან. მიუხედავად ამისა, ძალიან დაბალი მაგნიტური ველის სიძლიერის პირობებში, თითქმის ყველა ზეგამტარს, მათ შორის II ტიპის, შეუძლია სრული მეისნერის ეფექტი.
ცნობილია რამდენიმე ასეული შენადნობები, ნაერთები და რამდენიმე სუფთა მასალა, რომლებსაც აქვთ კვანტური ზეგამტარობის მახასიათებლები.
მუჰამედის კუბოს გამოცდილება
"მუჰამედის კუბო" არის ერთგვარი ხრიკი ლევიტაციით. ეს იყო ექსპერიმენტის სახელი, რომელმაც ნათლად აჩვენა ეფექტი.
მაჰმადიანური ლეგენდის თანახმად, წინასწარმეტყველ მუჰამედის კუბო ჰაერში იყო გაურკვეველი, ყოველგვარი მხარდაჭერისა და მხარდაჭერის გარეშე. ზუსტადაქედან გამომდინარეობს გამოცდილების სახელი.
გამოცდილების მეცნიერული ახსნა
ზეგამტარობის მიღწევა შესაძლებელია მხოლოდ ძალიან დაბალ ტემპერატურაზე, ამიტომ ზეგამტარი წინასწარ უნდა გაცივდეს, მაგალითად, მაღალი ტემპერატურის გაზებით, როგორიცაა თხევადი ჰელიუმი ან თხევადი აზოტი.
შემდეგ მაგნიტი მოთავსებულია ბრტყელი გაგრილებული ზეგამტარის ზედაპირზე. იმ ველებშიც კი, სადაც მინიმალური მაგნიტური ინდუქცია არ აღემატება 0,001 ტესლას, მაგნიტი ზეგამტარის ზედაპირზე მაღლა ადის დაახლოებით 7-8 მილიმეტრით. თუ თანდათან გაზრდით მაგნიტური ველის სიძლიერეს, მანძილი ზეგამტარის ზედაპირსა და მაგნიტს შორის უფრო და უფრო გაიზრდება.
მაგნიტი გააგრძელებს ლევიტაციას მანამ, სანამ გარე პირობები არ შეიცვლება და ზეგამტარი არ დაკარგავს თავის ზეგამტარ მახასიათებლებს.
