1933 року німецький фізик Вальтер Фріц Мейснер спільно зі своїм колегою Робертом Оксенфельдом відкрив ефект, який згодом назвали його ім'ям. Ефект Мейснера полягає в тому, що при переході в надпровідний стан спостерігається повне витіснення магнітного поля з обсягу провідника. Наочно це можна спостерігати за допомогою досвіду, якому дали назву “Труна Магомета” (за легендою, труна мусульманського пророка Магомета висіла у повітрі без фізичної підтримки). У цій статті ми розповімо про Ефект Мейснера та його майбутнє та сьогодення практичного застосування.

В 1911 Хейке Камерлінг-Оннес зробив важливе відкриття - надпровідність. Він довів, що якщо охолодити деякі речовини до температури 20 К, вони не чинять опір електричному струму. Низька температура "заспокоює" випадкові коливання атомів, і електрика не зустрічає опір.

Після цього відкриття почалася справжня гонка щодо знаходження таких речовин, які не чинитимуть опір без охолодження, наприклад, при звичайній кімнатній температурі. Такий надпровідник зможе передавати електрику на величезні відстані. Справа в тому, що звичайні лінії електропередач втрачають значну кількість електричного струму саме через опір. Поки що ж фізики ставлять свої досліди за допомогою охолодження надпровідників. І одним з найпопулярніших дослідів є демонстрація Ефекту Мейснера. У мережі можна зустріти багато роликів, що показують цей ефект. Ми виклали один, який найкраще демонструє це.

Для демонстрації досвіду левітації магніту над надпровідником потрібно взяти високотемпературну надпровідну кераміку та магніт. Кераміка охолоджується за допомогою азоту рівня надпровідності. До неї підключається струм і зверху кладеться магніт. У полях 0,001 Тл магніт зміщується нагору і левітує над надпровідником.

Пояснюється ефект тим, що з переході речовини в надпровідність, магнітне полі виштовхується з його обсягу.

Як можна застосувати ефект Мейснера на практиці? Напевно, кожен читач цього сайту бачив багато фантастичних фільмів, у яких автомобілі ширяли над дорогою. Якщо вдасться винайти речовину, яка перетвориться на надпровідник при температурі, скажімо, не нижче +30, то це вже не виявиться фантастикою.

А як же надшвидкісні поїзди, які теж ширяють над залізницею. Так, вони існують вже зараз. Але, на відміну від Ефекту Мейснера, там діють інші закони фізики: відштовхування однополюсних сторін магнітів. На жаль, дорожнеча магнітів не дозволяє широко розповсюдити цю технологію. Винахід надпровідника, якого не потрібно охолоджувати, літаючі машини стануть реальністю.

Ну а поки що Ефект Мейснера взяли на своє озброєння фокусники. Одне з таких уявлень ми розкопали для вас у мережі. Свої трюки показує трупа "Ексос". Жодної магії – тільки фізика.

Німецькими фізиками та .

Фізичне пояснення

При охолодженні надпровідника, що у зовнішньому постійному магнітному полі, у момент переходу в надпровідний стан магнітне поле повністю витісняється з його обсягу. Цим надпровідник відрізняється від ідеального провідника, у якого під час падіння опору до нуля індукція магнітного поля в об'ємі повинна зберігатися без зміни.

Відсутність магнітного поля в обсязі провідника дозволяє укласти з того, що в ньому існує тільки поверхневий струм. Він фізично реальний і тому займає тонкий шар поблизу поверхні. Магнітне поле струму знищує всередині надпровідника зовнішнє магнітне поле. У цьому відношенні надпровідник поводиться формально як ідеальний. Однак він не є діамагнетиком, тому що всередині нього намагніченість дорівнює нулю.

Ефект Мейснера не може бути пояснений лише нескінченною провідністю. Вперше його природу пояснили брати і з допомогою. Вони показали, що у надпровіднику поле проникає на фіксовану глибину від поверхні – лондонівську глибину проникнення магнітного поля. λ (\displaystyle \lambda). Для металів λ ∼ 10 − 2 (\displaystyle \lambda \sim 10^(-2))мкм.

Надпровідники І та ІІ роду

Чисті речовини, які мають спостерігається явище надпровідності, нечисленні. Найчастіше надпровідність буває у сплавів. У чистих речовин має місце повний ефект Мейснера, а сплавів не відбувається повного виштовхування магнітного поля з об'єму (частковий ефект Мейснера). Речовини, що виявляють повний ефект Мейснера, називаються надпровідниками першого роду, а частковий надпровідниками другого роду. Однак варто відзначити, що в низьких магнітних полях повним ефектом Мейснера мають усі типи надпровідників.

У надпровідників другого роду обсягом є кругові струми, створюють магнітне полі, яке, проте, заповнює не весь обсяг, а розподілено у ньому вигляді окремих ниток . Що ж до опору, воно дорівнює нулю, як і в надпровідниках першого роду, хоча рух вихорів під дією поточного струму створює ефективний опір у вигляді дисипативних втрат на пересування магнітного потоку всередині надпровідника, чого уникають введенням в структуру надпровідника дефектів - центрів, за які "чіпляються".

«Труна Магомета»

«Труна Магомета» — досвід, що демонструє ефект Мейснера в .

походження назви

З тілом висів у просторі без будь-якої підтримки, тому цей експеримент називають «труну Магомета».

Постановка досвіду

Надпровідність існує тільки при низьких температурах (в -кераміках - при температурах нижче 150), тому попередньо охолоджують речовину, наприклад, за допомогою . Далі кладуть на поверхню плоского надпровідника. Навіть у полях, яких становить 0,001, помітно зміщення магніту вгору на відстань порядку сантиметра. При збільшенні поля до критичного магніт піднімається все вище.

Пояснення

Однією з властивостей надпровідників є виштовхування з області надпровідної фази. Відштовхуючись від нерухомого надпровідника, магніт «спливає» сам і продовжує «парити» доти, доки зовнішні умови не виведуть надпровідник із надпровідної фази. В результаті цього ефекту магніт, що наближається до надпровідника, «бачить» магніт однакової полярності і такого ж розміру, що викликає левітацію.

Примітки

Література

• Надпровідність металів та сплавів. - М.:, 1968. - 280 с.
• Про проблеми левітації тіл у силових полях //. - 1996. - № 3. - С. 82-86.

Левітація - це подолання сили тяжкості, коли суб'єкт чи об'єкт перебуває у просторі без опори. Слово "левітація" походить від латинського Levitas, що означає "легкість".

Левітацію неправильно прирівнювати до польоту, тому що останній заснований на опорі повітря, тому птахи, комахи та інші тварини літають, а не левітують.

Левітація у фізиці

Левітація у фізиці відноситься до стійкого положення тіла в гравітаційному полі, при цьому тіло не повинне стосуватися інших об'єктів. Левітація передбачає деякі необхідні та важкодосяжні умови:

• Сила, яка здатна компенсувати гравітаційне тяжіння та силу тяжіння.
• Сила, яка здатна забезпечити стійкість тіла у просторі.

Із закону Гауса слід, що у статичному магнітному полі статичні тіла чи об'єкти не здатні до левітації. Однак, якщо змінити умови, то можна досягти левітації.

Квантова левітація

Широкій публіці про квантову левітацію вперше стало відомо у березні 1991 року, коли у науковому журналі Nature було опубліковано цікаве фото. На ньому директор Токійської дослідницької лабораторії з надпровідності Дон Тапскотт стояв на керамічній надпровідній пластині, а між підлогою та пластиною не було нічого. Фотографія виявилася справжньою, а пластина, яка разом із директором, що стоїть на ній, важила близько 120 кілограмів, могла левітувати над підлогою завдяки ефекту надпровідності, відомому як ефект Мейснера-Оксенфельда.

Діамагнітна левітація

Так називають тип перебування у підвішеному стані у магнітному полі тіла, що містить воду, яка сама по собі є діамагнетиком, тобто матеріалом, атоми якого здатні намагнічуватися проти спрямування основного електромагнітного поля.

У процесі діамагнітної левітації основну роль грають діамагнітні властивості провідників, атоми яких під впливом зовнішнього магнітного поля злегка змінюють параметри руху електронів у тому молекулах, що зумовлює появу слабкого магнітного поля, протилежного у напрямку основному. Ефекту цього слабкого електромагнітного поля достатньо, щоб подолати тяжкість.

Щоб продемонструвати діамагнітну левітацію, вчені проводили багаторазово досліди на невеликих тваринах.

Цей вид левітації використовувався експериментах на живих об'єктах. Під час дослідів у зовнішньому магнітному полі з індукцією близько 17 Тесла було досягнуто підвішеного стану (левітації) жаб і мишей.

За третім законом Ньютона, властивості діамагнетиків можна використовувати і навпаки, тобто для левітації магніту в полі діамагнетика або його стабілізації в електромагнітному полі.

Діамагнітна левітація за своєю природою ідентична квантовій левітації. Тобто, як і при впливі ефекту Мейснера, відбувається абсолютне витіснення з матеріалу провідника магнітного поля. Невеликою відмінністю є лише те, що для досягнення діамагнітної левітації необхідно значно сильніше електромагнітне поле, проте при цьому зовсім не потрібно охолоджувати провідники, щоб досягти їх надпровідності, як у квантовій левітації.

У домашніх умовах можна навіть поставити кілька дослідів з діамагнітної левітації, наприклад, за наявності двох пластин вісмуту (який є діамагнетиком) можна встановити підвішений стан магніт з невисокою індукцією, близько 1 Тл. Крім того, в електромагнітному полі з індукцією 11 Тесла можна стабілізувати в підвішеному стані невеликий магніт, регулюючи його положення пальцями, при цьому абсолютно не торкаючись магніту.

Діамагнетиками, що часто зустрічаються, є практично всі інертні гази, фосфор, азот, кремній, водень, срібло, золото, мідь і цинк. Навіть людське тіло є діамагнетиком у правильному електромагнітному магнітному полі.

Магнітна левітація

Магнітна левітація – це ефективний метод підняття об'єкта з використанням магнітного поля. В цьому випадку магнітний тиск використовується для компенсації сили тяжіння та вільного падіння.

Згідно з теоремою Ірншоу, не можна утримувати об'єкт у гравітаційному полі стійко. Тобто левітація за таких умов неможлива, проте якщо взяти до уваги механізми дії діамагнетиків, вихрових струмів та надпровідників, то можна досягти ефективної левітації.

Якщо магнітна левітація забезпечує підйомну силу за механічної підтримки, таке явище прийнято називати псевдолевітацією.

Ефект Мейснера

Ефект Мейснера – це процес абсолютного витіснення магнітного поля із усього обсягу провідника. Зазвичай це відбувається у процесі переходу провідника у надпровідний стан. Саме цим надпровідники відрізняються від ідеальних – при тому, що в обох опір відсутня, магнітна індукція ідеальних провідників залишається незмінною.

Вперше це явище спостерігали та описали у 1933 році двоє німецьких фізиків - Мейснер та Оксенфельд. Саме тому іноді квантову левітацію називають ефектом Мейснер-Оксенфельд.

Із загальних законів електромагнітного поля випливає, що за відсутності обсягу провідника магнітного поля у ньому присутній лише поверхневий струм, який займає простір біля поверхні надпровідника. За цих умов надпровідник поводиться так само, як і діамагнетик, при цьому таким не є.

Ефект Мейснера поділяють на повний та частковий, залежно від якості надпровідників. Повний ефект Мейснера спостерігається, коли магнітне поле повністю витісняється.

Високотемпературні надпровідники

У природі мало чистих надпровідників. Більшість їх матеріалів, що мають властивості надпровідності, є сплавами, у яких найчастіше спостерігається лише частковий ефект Мейснера.

У надпровідниках саме здатність повністю витісняти магнітне поле зі свого обсягу поділяє матеріали на надпровідники першого та другого типів. Надпровідниками першого типу є чисті речовини, наприклад, ртуть, свинець та олово, здатні навіть за високих магнітних полів продемонструвати повний ефект Мейснера. Надпровідники другого типу - найчастіше сплави, і навіть кераміка чи деякі органічні сполуки, які у умовах магнітного поля із високим індукцією здатні лише з часткове витіснення магнітного поля зі свого обсягу. Проте в умовах дуже малої індукції магнітного поля практично всі надпровідники, в тому числі другого типу, здатні на повний ефект Мейснера.

Відомо кілька сотень сплавів, з'єднань і кілька чистих матеріалів, що мають характеристики квантової надпровідності.

Досвід «Труна Магомета»

«Труна Магомета» - це своєрідний фокус із левітацією. Так називали досвід, що наочно демонструє ефект.

Згідно з мусульманською легендою, труна пророка Магомеда знаходилася в повітрі у підвішеному стані, без будь-якої опори та підтримки. Саме тому досвід має таку назву.

Наукове пояснення досвіду

Надпровідність може бути досягнута лише за дуже низьких температур, тому надпровідник необхідно заздалегідь охолодити, наприклад, за допомогою високотемпературних газів, таких як рідкий гелій або рідкий азот.

Потім поверхню плоского охолодженого надпровідника поміщають магніт. Навіть у полях з мінімальною магнітною індукцією, що не перевищує 0,001 Тесла, магніт піднімається вгору над поверхнею надпровідника приблизно на 7-8 міліметрів. Якщо поступово збільшувати індукцію магнітного поля, відстань між поверхнею надпровідника та магнітом збільшуватиметься дедалі більше.

Магніт продовжуватиме левітувати до того моменту, поки зовнішні умови не зміняться і надпровідник не втратить свої надпровідні характеристики.

У 1913р. німецькі фізики Мейснер та Оксенфельд вирішили експериментально перевірити, як саме розподіляється магнітне поле навколо надпровідника. Результат виявився несподіваним. Незалежно від умов проведення експерименту, магнітне поле всередину провідника не проникало. Вражаючий факт полягав у тому, що надпровідник, охолоджений нижче критичної температури в постійному магнітному полі, мимоволі виштовхує це поле зі свого обсягу, переходячи в стан, при якому магнітна індукція = 0, тобто. стан ідеального діамагнетизму. Це явище отримало назву ефекту Мейснера.

Багато хто вважає, що ефект Мейснера є найбільш фундаментальною властивістю надпровідників. Справді, існування нульового опору неминуче випливає із цього ефекту. Адже поверхневі екранізуючі струми постійні в часі і не згасають у магнітному полі, що не вимірюється. У тонкому поверхневому шарі надпровідника ці струми створюють своє магнітне поле, суворо рівне і протилежне зовнішньому полю. У надпровіднику ці два зустрічних магнітних поля складаються так, що сумарне магнітне поле стає рівним нулю, хоча доданки існують спільно, тому і говорять про ефект «виштовхування» зовнішнього магнітного поля з надпровідника.

Нехай у вихідному стані ідеальний провідник охолоджений нижче за критичну температуру і зовнішнє магнітне поле відсутнє. Внесемо тепер такий ідеальний провідник у зовнішнє магнітне поле. Поле на зразок не проникає, що схематично зображено на рис. 1 . Відразу по появі зовнішнього поля на поверхні ідеального провідника виникає струм, що створює, за правилом Ленца, своє власне магнітне поле, спрямоване назустріч прикладеному, і повне поле у ​​зразку дорівнюватиме нулю.

Це можна довести, використовуючи рівняння Максвелла. При зміні індукції Увсередині зразка має виникнути електричне поле Е:

Де з - Швидкість світла у вакуумі. Але в ідеальному провіднику R = 0, оскільки

E = jс,

де з - питомий опір, який у нашому випадку дорівнює нулю, j- Щільність наведеного струму. Звідси слідує що B=const, але оскільки до внесення зразка в полі У= 0, то ясно, що У= 0 та після внесення в поле. Це можна інтерпретувати ще й так: оскільки з =0, час проникнення магнітного поля в ідеальний провідник дорівнює нескінченно.

Отже, внесений до зовнішнього магнітного поля ідеальний провідник має У= 0 у будь-якій точці зразка. Однак того ж стану (ідеальний провідник при Т<Т з у зовнішньому магнітному полі) можна досягти і іншим шляхом: спочатку накласти зовнішнє поле на «теплий» зразок, а потім охолодити його до температури Т<Т з .

Електродинаміка передбачає ідеального провідника зовсім інший результат. Дійсно, зразок при Т>Т з має опір та магнітне поле в нього добре проникає. Після охолодження його нижче Т з поле залишиться у зразку. Ця ситуація зображена на рис. 2.

Таким чином, крім нульового опору надпровідники мають ще одну фундаментальну властивість - ідеальний діамагнетизм. Зникнення магнітного поля всередині пов'язане з появою поверхневих струмів, що незагасають, в надпровіднику. Але магнітне полі може бути виштовхнуто повністю, т.к. це означало б, що на поверхні магнітне поле падає стрибком від кінцевого значення Удо нуля. Для цього необхідно, щоб поверхнею протікав струм, нескінченної щільності, що неможливо. Отже, магнітне поле проникає углиб надпровідника, на деяку глибину л.

Ефект Мейснера Оксенфельда спостерігається тільки в слабких полях. У разі збільшення напруженості магнітного поля до величини Н cmнадпровідний стан руйнується. Це поле отримало назву критичного Н cm. Залежність між критичним магнітним полем та критичною температурою добре описується емпіричною формулою (6).

Н cm (T)=Н cm (0) [1-(T/T c ) 2 ] (6)

Де Н cm (0) - критичне поле екстраполіроване до абсолютного нуля .

Графік цієї залежності наведено малюнку 3. Цей графік можна розглядати, як фазову діаграму, де кожна точка сірої частини відповідає надпровідному стану, а білої області - нормальному.

За характером проникнення магнітного поля надпровідники поділяються на надпровідники першого та другого роду. У надпровідник першого роду магнітне поле не проникає до тих пір, поки напруженість поля не досягне значення Н cm. Якщо поле перевищує критичне значення, то надпровідний стан руйнується і поле повністю проникає у зразок. До надпровідників першого роду належать усі хімічні елементи надпровідники, крім ніобію.

Підрахували, що при переході металу з нормального стану до надпровідного проводиться деяка робота. Що є, власне, джерелом цієї роботи? Те, що у надпровідника енергія нижча, ніж у того ж металу у нормальному стані.

Зрозуміло, що «розкіш» ефекту Мейснера надпровідник може дозволити собі за рахунок виграшу в енергії. Виштовхування магнітного поля буде мати місце доти, поки пов'язане з цим явищем збільшення енергії компенсується ефективнішим її зменшенням, пов'язаним з переходом металу в надпровідний стан. У досить магнітних полях енергетично вигіднішим виявляється не надпровідний, а нормальний стан, в якому поле вільно проникає в зразок.

Магніт у надпровідній чашці политої рідким азотом ширяє як Труна Магомета.

Легендарна «Труна Магомета» вписалася в «наукову» картину світу в 1933 році як «Ефект Мейснера»: магніт, що знаходиться над надпровідником, здіймається і починає левітувати. Науковий факт. А "наукова картина" (тобто міф тих, хто займається поясненням наукових фактів) така: "постійне не надто сильне магнітне поле виштовхується з надпровідного зразка" - і все відразу стало ясно і зрозуміло. Але тим, хто будує свою власну картину світу можна думати, що він має справу з левітацією. Кому що до вподоби. До речі, той хто не зашорений «науковою картиною світу», той у науці продуктивніший. Ось про це зараз ми й поговоримо.

І випадок бог, винахідник…

Загалом спостерігати «ефект Мейсснера-Магомета» було просто непросто: потрібен був рідкий гелій. Але у вересні 1986 р, коли з'явилося повідомлення Г. Беднорца і А. Мюллера про те, що в керамічних зразках на основі Ba-La-Cu-O можлива високотемпературна надпровідність. Це повністю суперечило «науковій картині світу» і хлопців швидко б з цим відшили, але допомогло саме «Труну Магомета»: явище надпровідності тепер вільно можна було демонструвати будь-кому і будь-де, а так всі інші пояснення «науковій картині світу» суперечили ще більше , то надпровідність за високих температур швидко визнали, і свою Нобелівську премію ці хлопці отримали вже наступного року! – Порівняйте з основоположником теорії надпровідності - Петро Капіца, який відкрив надпровідність п'ятдесят років тому, а «нобелівку» отримав лише на вісім років раніше за цих хлопців…

Перш ніж продовжити, помилуйтеся левітацією Магомета-Мейсснера на наступному відео.

Перед початком досвіду надпровідник із спеціальної кераміки ( YBa 2 Cu 3 O 7-х) охолоджують, поливаючи його рідким азотом, для того, щоб він набув своїх «чарівних» властивостей.

У 1992-му році в Університеті міста Тампере (Фінляндія) російський учений Євген Подклетнов проводив дослідження властивостей екранування надпровідною керамікою різних електромагнітних полів. Проте в процесі експериментів, цілком випадково, був виявлений ефект, що не вписується в рамки класичної фізики. Подклетнов назвав його – «екранування гравітації» і, із співавтором, опублікував попереднє повідомлення.

Подклетнов обертав «обморожений» надпровідний диск електромагнітному полі. І ось одного разу, хтось у лабораторії закурив трубку і дим, що потрапив у зону над диском, що обертається, раптом кинувся вгору! Тобто. дим, над диском втрачав у вазі! Вимірювання з предметами з інших матеріалів підтвердили здогад, не перпендикулярний, а взагалі протилежний «науковій картині світу»: виявилося, що захиститися від «всепроникаючої» сили всесвітнього тяжіння можна!
Але, на відміну, від наочного ефекту Мейсснера-Магомета тут наочність була значно нижчою: втрата у вазі становила максимум десь 2%.

Звіт про експеримент було закінчено Євгеном Подклетновим у січні 1995-го року і посланий Д. Моданезе, який і попросив його дати найменування, необхідне для цитування у своїй роботі «Theoretical analysis…» бібліотеці препринтів Лос-Аламоса, що з'явилася в травні (hep-th/ 9505094) та підводить теоретичну основу до експериментів. Так з'явився ідентифікатор МSU – chem 95 (або в транскрипції МДУ – хімія 95 рік).

Статтю Подклетнова відкинули кілька наукових журналів, поки, нарешті, вона була прийнята до публікації (на жовтень 1995-го року) до престижного «Журналу прикладної фізики», що видається в Англії (The Journal of Physics-D: Applied Physics, a publication of England»s Institute Physics). Здавалося, відкриття ось-ось забезпечить собі, якщо не визнання, то хоча б інтерес наукового світу. Проте сталося негаразд.

Першими статтю опублікували далекі від науки видання, які не дотримуються чистоти «наукової картини світу» - сьогодні писатимуть про зелених чоловічків і тарілочки, що літають, а завтра про антигравітацію – було б цікаво читачеві, не важливо, вписується це чи не вписується в «наукову» картину світу.
Представник Університету у Тампере заявив, що у стінах цієї установи питаннями антигравітації не займалися. Співавтори статті Levit та Vuorinen, які забезпечували технічну підтримку, злякавшись скандалу, від лаврів першовідкривачів відхресилися, і Євген Подклетнов змушений був зняти у журналі підготовлений текст.

Проте цікавість вчених перемогла. У 1997 році група NASA в Huntsville, Штат Алабама, повторили експеримент Підклітного, використовуючи свою установку. Статичний тест (без обертання ВТСП-диска) ефект екранування гравітації не підтвердив.

Втім, іншого й бути не могло:згаданий раніше італійський фізик - теоретик Джованні Моданезе, у своїй доповіді, представленій у жовтні 1997 року на 48-му конгресі IAF (Міжнародної Федерації Астронавтики), що проходив у Турині, відзначав, підкріплену теорією, необхідність використання для отримання ефекту. з різною критичною температурою шарів (Втім про це писав і Подклетнов). Надалі ця робота набула розвитку у статті «Gravitational Anomalies by HTC superconductors: a 1999 Theoretical Status Report.». До речі, там же представлений цікавий висновок про неможливість побудови літальних апаратів, що використовують ефект «екранування гравітації», хоча й залишилася теоретична можливість побудови гравітаційних ліфтів – «підйомників»

Незабаром варіації тяжкості виявили китайські вченів ході вимірювання зміни гравітації в процесі повного сонячного затемнення дуже небагато, але побічно підтверджує можливість «екранування гравітації». Так почала змінюватися «наукова» картина світу, тобто. створювати новий міф.

У зв'язку з подією, доречно поставити такі питання:
- а де були горезвісні «наукові пророкування» - чому наука не передбачила антигравітаційного ефекту?
- Чому все вирішує Випадок? Більше того – озброєні науковою картиною світу вчені, навіть після того, як їм розжували і поклали в рот, не змогли повторити досвіду? Що ж це за Випадок такий, що в одну голову приходить, а в іншу його просто не вдовбати?

Ще крутіше відзначилися російські борці з лженаукою,якими у нас до кінця своїх днів керував войовничий матеріаліст Євген Гінзбург. Професор Інституту фізичних проблем ім. П.Л. Капиці РАН Максим Каган заявив:
Досліди Подклетнова виглядають досить дивно. На двох нещодавніх міжнародних конференціях з надпровідності у Бостоні (США) та Дрездені (Німеччина), де я брав участь, його досліди не обговорювалися. Фахівцям він не відомий. Рівняння Ейнштейна, в принципі, допускають взаємодію електромагнітних та гравітаційних полів. Але для того, щоб така взаємодія стала помітною, потрібна колосальна електромагнітна енергія, яка можна порівняти з ейнштейнівською енергією спокою. Потрібні електричні струми на багато порядків вище тих, що можна досягти в сучасних лабораторних умовах. Тому ми не маємо реальних експериментальних можливостей змінювати гравітаційну взаємодію.
- А як же NАSА?
-NASА має великі гроші на наукові розробки. Вони перевіряють багато ідей. Перевіряють навіть ідеї дуже сумнівні, але привабливі для широкої аудиторії… Ми вивчаємо реальні властивості надпровідників.»

- Ось так: ми реалісти-матеріалісти, а там напівграмотні американці можуть шпурлятися грошима праворуч і ліворуч на догоду любителям окультизму та іншої лженауки, це, мовляв, їхня справа.

Докладніше з роботою охочі можуть познайомитися.

Антигравітаційна гармата Підклетнова-Моданезе

Схема "Антигравітаційної Гармати"

Відтоптався на реалістах-співвітчизниках Подклетнов на повну. Разом з теоретиком Моданезе їм було створено, образно кажучи, антигравітаційна гармата.

У передмові до публікації Подклетнов написав таке: «Я не публікую роботи з гравітації російською, щоб не ставити в незручне становище своїх колег та адміністрацію. У нашій країні не бракує інших проблем, а наука нікого не цікавить. Ви можете вільно використовувати текст моїх публікацій у грамотному перекладі.
Прохання не пов'язувати ці роботи з тарілками та інопланетянами, що літають, не тому, що їх немає, а тому, що це викликає посмішку і ніхто не захоче фінансувати смішні проекти. Мої роботи з гравітації - це дуже серйозна фізика і ретельно виконані експерименти.».

І так, роботи Подклетнова, на відміну від російських всезнайок, не здалися кумедними, наприклад, компанії Боїнг, яка розгорнула широкі дослідження з цієї «кумедної» тематики.

А Підклетнов та Моданезе створили деякий пристрій, який дозволяє керувати гравітацією, точніше – антигравітацією . (Звіт на сайті Лос-Аламоської лабораторії можна). « Керований гравітаційний імпульс» дозволяє надавати короткочасний ударний вплив на будь-які предмети на відстані в десятки і сотні кілометрів, що забезпечує можливість створення нових систем переміщення в просторі, систем зв'язку та ін.». У тексті статті це не впадає у вічі, але слід звернути увагу на те, що цей імпульс відштовхує, а не притягує предмети. Очевидно, враховуючи, що термін «екранування гравітації» не є прийнятним у даному випадку, лише той факт, що слово "антигравітація" є "табу" для науки, змушує авторів уникати його використання у тексті.

На відстані від 6 до 150 метрів від установки, в іншій будівлі, були встановлені вимірювальні

Вакуумна колба з маятником

пристрої, що є звичайними маятниками у вакуумних колбах.

Для виготовлення сфер маятників використовувалися різні матеріали:метал, скло, кераміка, деревина, каучук, пластмаса. Установка була відокремлена від вимірювальних приладів розташованих на відстані 6 м. - 30 сантиметровою цегляною стіною і сталевим листом 1х1.2х0.025 м. Вимірювальні системи, розташовані на відстані 150 м., були додатково огороджені цегляною стіною товщиною 0.8 м. використовувалося трохи більше п'яти маятників, розташованих однією лінії. Усі їхні свідчення збігалися.
Для визначення параметрів гравітаційного імпульсу - особливо його діапазону частот -використовувався конденсаторний мікрофон. Мікрофон був пов'язаний з комп'ютером і був у пластмасовій сферичній коробці, заповненій пористим каучуком. Він був розміщений за прицільною лінією після скляних циліндрів і мав можливість різної орієнтації до напрямку осі розряду.
Імпульс запускав маятник, що було візуально. Час запізнювання початку коливань маятника було дуже мало і не замірялося. Потім власні коливання поступово згасали. Технічно можна було порівняти сигнал від розряду та отриманий з мікрофона відгук, що має типову поведінку ідеального імпульсу:
Слід зазначити, що за межами області прицілу не було виявлено жодного сигналу і схоже, що «пучок сили» мав чітко окреслені межі.

Було виявлено залежність сили імпульсу (кута відхилення маятника) як від напруги розряду, а й від типу емітера.

Температура маятників у процесі експериментів не змінювалася. Сила, що впливає на маятники, не залежала від матеріалу і була пропорційна лише масі зразка (в експерименті від 10 до 50 грам). Маятники різної маси демонстрували рівне відхилення при постійній напрузі. Це було доведено великою кількістю вимірів. Виявлено і відхилення в силі гравітаційного імпульсу в межах області проекції випромінювача (емітера). Ці відхилення (до 12-15%) автори пов'язують із можливими неоднорідностями емітера.

Вимірювання імпульсу в інтервалі 3-6 м, 150 м (і 1200 м) від експериментальної установки дали, в межах помилок експерименту, ідентичні результати. Оскільки ці точки вимірів крім повітря були відокремлені ще й товстою цегляною стіною можна припустити, що імпульс тяжкості не був поглинений середовищем (або втрати були незначні). Механічна енергія «поглинена» кожним маятником залежала від напруження розряду. Непрямим доказом того, що ефект, що спостерігається, носить гравітаційний характер є встановлений факт неефективності електромагнітного екранування. При гравітаційному ефекті прискорення будь-якого тіла, що зазнає імпульсного впливу, має бути, в принципі, незалежно від маси тіла.

P.S.

Я скептик, і не дуже вірю, що таке взагалі можливе. Фактом є те, що є абсолютно безглузді пояснення цього феномена, у тому числі у фізичних журналах, на кшталт того, що у них так розвинені м'язи спини. Чому не сідниць?

Ітак: компанія Боїнг розгорнула широкі дослідження з цієї «смішної» тематики… І чи смішно тепер думати, що в когось з'явиться гравітаційна зброя, здатна, скажімо, зробити землетрус .

А що наука? Час зрозуміти: наука нічого не винаходить і не відкриває. Відкривають і винаходять люди, відкривають нові явища, відкривають нові закономірності, і це вже стає наукою, користуючись якою й інші люди можуть робити передбачення, але лише в рамках тих моделей і умов, для яких відкриті моделі вірні, але вийти за рамки цих моделей наука сама неспроможна.

Наприклад, чим краще «наукова картина світу», яку спочатку, ніж та, якою вони почали користуватися пізніше? Та тільки зручністю, але яке відношення має до реальності та й інша? Одинакове! І якщо Карно обгрунтував межі ККД теплового двигуна користуючись поняттям теплорода, то ця «картина світу» анітрохи не гірша за ту, що це були кульки-молекули, що стукали об стінки циліндра. Чим одна модель краща за іншу? Та нічим! Кожна модель вірна у якомусь сенсі, у якихось межах.

На порядку денному питання для науки: пояснити як йоги, сидячи на дупі, підскакують увір на півметра?!

GD Star Rating
a WordPress rating system

Труна Магомета , 5.0 out of 5 based on 2 ratings

При охолодженні надпровідника, що у зовнішньому постійному магнітному полі, у момент переходу в надпровідний стан магнітне поле повністю витісняється з його обсягу. Цим надпровідник відрізняється від ідеального провідника, у якого під час падіння опору до нуля індукція магнітного поля в об'ємі повинна зберігатися без зміни.

Відсутність магнітного поля обсягом провідника дозволяє укласти із загальних законів магнітного поля, що у ньому існує лише поверхневий струм. Він фізично реальний і тому займає тонкий шар поблизу поверхні. Магнітне поле струму знищує всередині надпровідника зовнішнє магнітне поле. У цьому плані надпровідник поводиться формально як ідеальний діамагнетик. Однак він не є діамагнетиком, тому що всередині нього намагніченість дорівнює нулю.

Ефект Мейснера не може бути пояснений лише нескінченною провідністю. Вперше його природу пояснили брати Фріц та Хайнц Лондони за допомогою рівняння Лондонів. Вони показали, що у надпровіднику поле проникає на фіксовану глибину від поверхні – лондонівську глибину проникнення магнітного поля. λ (\displaystyle \lambda). Для металів λ ∼ 10 − 2 (\displaystyle \lambda \sim 10^(-2))мкм.

Надпровідники І та ІІ роду

Чисті речовини, які мають спостерігається явище надпровідності, нечисленні. Найчастіше надпровідність буває у сплавів. У чистих речовин має місце повний ефект Мейснера, а сплавів не відбувається повного виштовхування магнітного поля з об'єму (частковий ефект Мейснера). Речовини, що виявляють повний ефект Мейснера, називаються надпровідниками першого роду, а частковий - надпровідниками другого роду. Однак варто відзначити, що в низьких магнітних полях повним ефектом Мейснера мають усі типи надпровідників.

У надпровідників другого роду обсягом є кругові струми, створюють магнітне полі, яке, проте, заповнює в повному обсязі, а розподілено у ньому вигляді окремих ниток вихрів Абрикосова. Що ж до опору, воно дорівнює нулю, як і в надпровідниках першого роду, хоча рух вихорів під дією поточного струму створює ефективний опір у вигляді дисипативних втрат на пересування магнітного потоку всередині надпровідника, чого уникають введенням у структуру надпровідника дефектів - центрів пінінгу вихори «чіпляються».

«Труна Магомета»

«Труна Магомета» - досвід, що демонструє ефект Мейснера в надпровідниках.

походження назви

За переказами, труна з тілом пророка Магомета висіла у просторі без будь-якої підтримки, тому цей експеримент називають «Труна Магомета».

Постановка досвіду

Надпровідність існує тільки за низьких температур (у ВТСП-кераміках - при температурах нижче 150), тому попередньо речовину охолоджують, наприклад, за допомогою рідкого азоту. Далі магніт кладуть на поверхню плоского надпровідника. Навіть у полях,

Вперше явище спостерігалося у 1933 році німецькими фізиками Мейснером та Оксенфельдом. В основі ефекту Мейснер лежить явище повного витіснення магнітного поля з матеріалу при переході в надпровідний стан. Пояснення ефекту пов'язане з нульовим значенням електричного опору надпровідників. Проникнення магнітного поля в звичайний провідник пов'язане зі зміною магнітного потоку, яке, у свою чергу, створює ЕРС індукції та наведені струми, що перешкоджають зміні магнітного потоку.

Магнітне поле проникає в надпровідник на глибину, витіснення магнітного поля з надпровідника, що визначається постійною, звану лондонівською постійною:

Мал. 3.17 Схема ефекту Мейснера.

На малюнку показані лінії магнітного поля та їх витіснення з надпровідника, що знаходиться за температури нижче критичної.

При переході температури через критичне значення у надпровіднику різко зміняться магнітне поле, що призводить до появи імпульсу ЕРС у котушці індуктивності.

Мал. 3.18 Датчик, що реалізує ефект Мейснер.

Дане явище використовується для вимірювання надслабких магнітних полів, для створення кріотронів(перемикаючих пристроїв).

Мал. 3.19 Влаштування та позначення кріотрону.

Конструктивно кріотрон складається з двох надпровідників. Навколо танталового провідника намотана котушка з ніобію, якою протікає керуючий струм. При збільшенні керуючого струму зростає напруженість магнітного поля, і тантал переходить зі стану надпровідності звичайний стан. При цьому різко змінюється провідність танталового провідника і робочий струм в ланцюзі практично зникає. На основі кріотронів створюють, наприклад, керовані вентилі.

Магніт левітує над надпровідником, охолодженим рідким азотом

Ефект Мейснера- Повне витіснення магнітного поля з матеріалу при переході в надпровідний стан (якщо індукція поля не перевищує критичного значення). Вперше явище спостерігалося у 1933 році німецькими фізиками Мейснером та Оксенфельдом.

Надпровідність - властивість деяких матеріалів мати строго нульовий електричний опір при досягненні ними температури нижче певного значення (електроопір не стає близьким до нуля, а зникає повністю). Існує кілька десятків чистих елементів, сплавів та керамік, що переходять у надпровідний стан. Надпровідність - не тільки просто відсутність опору, це також і певна реакція на зовнішнє магнітне поле. Ефект Мейснера полягає в тому, що постійне не надто сильне магнітне поле виштовхується із надпровідного зразка. У товщі надпровідника магнітне поле послаблюється до нуля, надпровідність і магнетизм можна назвати протилежними властивостями.

Кент Ховінд у своїй теорії припускає, що до Великого Потопу планета Земля була оточена великим шаром води, що складається з частинок льоду, які утримувалися на орбіті, вище атмосфери, за допомогою ефекту Мейснера.

Ця водна оболонка була захистом від сонячної радіації і забезпечувала рівномірний розподіл тепла на поверхні Землі.

Ілюструючий досвід

Дуже ефектний досвід, що демонструє присутність ефекту Мейснера, представлений на фотографії: постійний магніт ширяє над надпровідною чашкою. Вперше такий досвід здійснив радянський фізик В. К. Аркадьєв у 1945 році.

Надпровідність існує тільки при низьких температурах (високотемпературний надпровідник кераміка існує при температурах близько 150 К), тому попередньо речовину охолоджують, наприклад за допомогою рідкого азоту. Далі магніт кладуть на поверхню плоского надпровідника. Навіть у полях 0,001 Тл помітно зміщення магніту нагору на відстань порядку сантиметра. При збільшенні поля до критичного магніт піднімається все вище.

Пояснення

Однією з властивостей надпровідників другого роду є виштовхування магнітного поля в області надпровідної фази. Відштовхуючись від нерухомого надпровідника, магніт спливає сам і продовжує парити доти, поки зовнішні умови не виведуть надпровідник з надпровідної фази. В результаті цього ефекту магніт, що наближається до надпровідника, "побачить" магніт протилежної полярності такого ж розміру, що і викликає левітацію.

Навіть більш важливою властивістю надпровідника, ніж нульовий електричний опір, є так званий ефект Мейснера, що полягає у витісненні постійного магнітного поля надпровідника. З цього експериментального спостереження робиться висновок про існування незатухаючих струмів усередині надпровідника, які створюють внутрішнє магнітне поле, протилежно спрямоване зовнішньому, прикладеному магнітному полю і його компенсує.

Досить сильне магнітне поле при даній температурі руйнує надпровідний стан речовини. Магнітне поле з напруженістю Н c , яке за даної температури викликає перехід речовини з надпровідного стану в нормальний, називається критичним полем. При зменшенні температури надпровідника величина Н збільшується. Залежність величини критичного поля від температури з хорошою точністю описується виразом

де – критичне поле при нульовій температурі. Надпровідність зникає і при пропусканні через надпровідник електричного струму щільністю, більшою, ніж критична, оскільки створює магнітне поле, більше критичного.

Руйнування надпровідного стану під дією магнітного поля відрізняється у надпровідників I та II роду. Для надпровідників ІІ роду існує 2 значення критичних поля: Н c1 при якому магнітне поле проникає у надпровідник у вигляді вихорів Абрикосова та Н c2 – при якому відбувається зникнення надпровідності.

Ізотопічний ефект

Ізотопічний ефект у надпровідників полягає в тому, що температури Т назад пропорційні квадратним корінням з атомних мас ізотопів одного і того ж надпровідного елемента. Як наслідок моноізотопні препарати дещо відрізняються за критичними температурами від природної суміші та від один одного.

Момент Лондона

Надпровідник, що обертається, генерує магнітне поле, точно вирівняне з віссю обертання, що виникає магнітний момент отримав назву «момент Лондона». Він застосовувався, зокрема, в науковому супутнику Gravity Probe B, де вимірювалися магнітні поля чотирьох надпровідних гіроскопів, щоб визначити їх осі обертання. Оскільки роторами гіроскопів служили практично ідеально гладкі сфери, використання моменту Лондона було одним із небагатьох способів визначити їхню вісь обертання.

Застосування надпровідності

Досягнуто значних успіхів у отриманні високотемпературної надпровідності. На базі металокераміки, наприклад, складу YBa 2 Cu 3 O x отримані речовини, для яких температура Т c переходу в надпровідний стан перевищує 77 К (температуру зрідження азоту). На жаль, практично всі високотемпературні надпровідники не технологічні (тендітні, не мають стабільності властивостей і т. д.), внаслідок чого в техніці досі застосовуються в основному надпровідники на основі сплавів ніобію.

Явище надпровідності використовується для отримання сильних магнітних полів (наприклад, в циклотронах), оскільки при проходженні надпровідника сильних струмів, що створюють сильні магнітні поля, відсутні теплові втрати. Однак через те, що магнітне поле руйнує стан надпровідності, для отримання сильних магнітних полів застосовуються т.з. надпровідники ІІ роду, в яких можливе співіснування надпровідності та магнітного поля. У таких надпровідниках магнітне поле викликає появу тонких ниток нормального металу, що пронизують зразок, кожна з яких несе квант магнітного потоку (Абрикосова вихори). Речовина між нитками залишається надпровідним. Оскільки у надпровіднику II роду немає повного ефекту Мейснера, надпровідність існує до значно більших значень магнітного поля H c 2 . У техніці застосовуються, переважно, такі надпровідники:

Існують детектори фотонов на надпровідниках. В одних використовується наявність критичного струму, використовують також ефект Джозефсона, андріївське відображення і т. д. Так, існують надпровідникові однофотонні детектори (SSPD) для реєстрації одиничних фотонів ІЧ діапазону, що мають ряд переваг перед детекторами аналогічного діапазону (ФЕУ та ін.), що використовують інші .

Порівняльні характеристики найбільш поширених детекторів ІЧ-діапазону, засновані не на властивостях надпровідності (перші чотири), а також надпровідникові детектори (останні три):

Вид детектора	Максимальна швидкість рахунку, c −1	Квантова ефективність, %	, c −1	NEP Вт
InGaAs PFD5W1KSF APS (Fujitsu)
R5509-43 PMT (Hamamatsu)
Si APD SPCM-AQR-16 (EG&G)
Mepsicron-II (Quantar)
			менше 1·10 -3	менше 1·10 -19
			менше 1·10 -3

Вихори в надпровідниках другого роду можна використовувати як осередки пам'яті. Подібне застосування вже знайшли деякі магнітні солітони. Існують і більш складні дво-і тривимірні магнітні солітони, що нагадують вихори в рідинах, тільки роль ліній струму в них відіграють лінії, якими вибудовуються елементарні магнітики (домени).

Відсутність втрат на нагрівання при проходженні постійного струму через надпровідник робить привабливим застосування надпровідних кабелів для доставки електрики, так як один тонкий підземний кабель здатний передавати потужність, яка традиційним методом вимагає створення ланцюга лінії електропередач з кількома кабелями багато більшої товщини. Проблемами, що перешкоджають широкому використанню є вартість кабелів та їх обслуговування – через надпровідні лінії необхідно постійно прокачувати рідкий азот. Перша комерційна надпровідна лінія електропередачі була запущена в експлуатацію фірмою American Superconductor на Лонг-Айлендів Нью-Йорків наприкінці червня 2008 року. Енергосистеми Південної Кореї збираються створити до 2015 року надпровідні лінії електропередачі загальною довжиною 3000 км.

Важливе застосування знаходять мініатюрні надпровідні прилади-кільця - сквіди, дія яких ґрунтується на зв'язку зміни магнітного потоку та напруги. Вони входять до складу надчутливих магнітометрів, що вимірюють магнітне поле Землі, а також використовуються в медицині для отримання магнітограм різних органів.

Надпровідники також застосовуються у маглевах.

Явище залежності температури переходу в надпровідний стан від величини магнітного поля використовується в кріотронах-керованих опорах.