量子悬浮如何工作
互联网上的一些视频显示了一些叫做"量子悬浮。"这是什么？它是如何工作的？我们能否拥有飞行汽车？
所谓的量子悬浮是科学家利用量子物理学的特性将物体（特别是超级导体）悬浮在磁源（特别是为此目的设计的量子悬浮轨道）上的过程。
量子悬浮科学
这项工作的原因称为Meissner效应和磁通钉扎。Meissner效应规定磁场中的超导体将总是排出其内部的磁场，从而弯曲其周围的磁场。问题是一个平衡问题。如果你刚刚在磁铁顶部放置一个超级导体，那么超级导体就会从磁铁上漂浮下来，就像试图平衡两个南方磁极的巴磁铁彼此。
如特拉维夫大学超级导体集团所述，通过通量钉扎或量子锁定过程，量子悬浮过程变得更加有趣：
超导性和磁场[sic]彼此不相似。在可能的情况下，超导将从内部排出所有的磁场。这是Meissner效应。在我们的例子中，由于超导体非常薄，磁场确实穿透。然而，它在离散量中这样做（毕竟这是量子物理学）称为通量管。里面每个磁通管超导性被局部破坏。超导体将尝试将磁管固定在弱区域（例如晶界）中。超导的任何空间运动都会导致通量管移动。为了防止超导体保持"被困"In迈达尔术语"量子悬浮"和"量子锁定"特拉维夫大学物理学家盖伊·德特勒（Guy Deutscher）是该领域的主要研究人员之一。
Meissner Effect
让我们思考一个超级导体真正是什么：它是一种电子能够非常容易地流动的材料。电子在没有电阻的情况**过超导体，因此当磁场接近超导材料时，超导体在其表面上形成小电流，抵消入射的磁场。结果是超导体表面内的磁场强度恰好为零。如果您映射了净磁场线，它将显示它们在物体周围重新弯曲。
但是这是如何使它悬浮的？
当超导体放置在磁道上时，其效果是超导体保持在轨道上方，基本上被轨道's表面处的强磁场推开。当然，由于磁斥力的力量必须抵消重力，所以它可以被推到轨道上方有多远是有限的。
I型超导体的圆盘将以其最极端的版本展示Meissner效应，称为"完美的抗磁性，"并且不会在材料内部包含任何磁场。它'll-levitate，因为它试图避免与磁场的任何接触。问题是悬浮不稳定。悬浮对象赢得't通常保持原位。（同样的过程已经能够将超导体悬浮在凹形碗状铅磁体中，其中磁体在所有侧面均匀地推动。）
为了有用，悬浮需要更稳定。量子锁定发挥作用的地方。
Flux Tubes
量子锁定过程的关键要素之一是这些通量管的存在，称为a"涡旋"。如果超导体非常薄，或者如果超导体是II型超导体，则它花费较少的超导体能量以允许一些磁场穿透超导体。这就是为什么在磁场实际上能够"滑过"超导体的区域中形成通量涡旋的原因。
在上述特拉维夫团队描述的情况下，他们能够在晶片表面上生长特殊的薄陶瓷薄膜。当冷却时，该陶瓷材料是II型超导体。因为它'如此之薄，所展示的抗磁性不是't完美。。。允许产生通过材料的这些通量涡旋。
即使超导体材料非常薄，也可以在II型超导体中形成通量涡旋。II型超导体可以设计成增强这种效果，称为"增强通量钉扎。"
量子锁定
当电场以通量管的形式渗透到超导体中时，它基本上关闭该窄区域中的超导体。将每个管描绘成超级导体中间的微小非超导体区域。如果超导移动，则通量涡旋将移动。记住两件事，尽管：
- 通量涡旋科普上海是磁场
- 超导体将产生电流来抵抗磁场（即Meissner效应）
超导体材料本身将产生抑制与磁场有关的任何运动的力。例如，如果您倾斜超级导体，则会将"锁定"或"捕获"将其放入该位置。它'将以相同的倾斜角度绕过整个轨道。这种通过高度和方向将超导体锁定在适当位置的过程减少了任何不希望的摆动（并且也是可视的令人印象深刻，如特拉维夫大学所示。）
您'能够在磁场内重新定向超级导体，因为您的手可以施加比场施加的力和能量多得多的力和能量。
其他类型的量子悬浮
上述量子悬浮过程基于磁排斥，但已经提出了其他量子悬浮方法，包括一些基于Casimir效应的方法。同样，这涉及对材料的电磁特性的一些奇怪的操纵，因此还有待观察它是多么实用。
量子悬浮的未来
不幸的是，这种影响的当前强度是这样的，我们赢得了相当长一段时间的飞行汽车。此外，它只适用于强磁场，这意味着我们需要建立新的磁道。然而，除了更传统的电磁悬浮（maglev）列车之外，亚洲已经有使用此过程的磁悬浮列车。
另一个有用的应用是创建真正无摩擦的轴承。轴承将能够旋转，但它将悬挂而不会与周围外壳直接物理接触，这样就不会有任何摩擦。这肯定会有一些工业应用，当他们点击新闻时，我们会睁大眼睛。
大众文化中的量子悬浮
虽然最初的YouTube视频在电视上播放很多节目，但最早出现的真正量子悬浮的流行文化出现之一是11月9日Stephen Colbert'集;sColbert Report，一部漫画中心悲观政治谴责节目。科尔伯特带来了伊萨卡学院物理系的科学家Matthew C.Sullivan博士。科尔伯特向他的观众解释了s量子悬浮背后的科学：
正如我所知，量子悬浮是指尽管电磁力作用于它们，流过II型超导体的磁通线仍固定到位的现象。我从快照的内部得知了这一点cap.He然后继续悬挂一小杯他的Stephen Colbert'Americone Dream冰淇淋风味。他之所以能够做到这一点，是因为他们在冰淇淋杯的底部放置了一个超级导电盘。（抱歉放弃这个鬼影，科尔伯特。感谢沙利文博士与我们谈论本文背后的科学