Kuantum Levitasyon

Kuantum Levitasyon

Makaleler 04 Eylül 2015
“Kuantum Levitasyon” en sade tanımıyla cisimlerin (özellikle süperiletken cisimlerin) kuantum fiziği yardımıyla havada asılı kalmaları durumu. Peki yer çekimi olan ortamda cisimler havada nasıl asılı kalabiliyor?

Bu fizik fenomenini gözlemlemek için genellikle süperiletken maddeler kullanılıyor. Elektrik akımını sıfır direnç ile, enerji kaybı olmadan ileten cisimlere süperiletken diyoruz. Süperiletken maddelerin manyetik alanı sevmemeleri gibi önemli bir özellikleri var. Cisim yüzeyinde elektrik akımı oluşturarak diamanyetik özelliği sayesinde neredeyse tüm manyetik alanı iter. Yüzeyde oluşan akımın oluşturduğu manyetik alan, uygulanan manyetik alanı nötrler (Meissner Effect) ama eğer çok çok ince bir tabaka süperiletken kullanırsak manyetik alan cismimizi geçer.

Cisimi geçen manyetik alanı ayrık çizgiler gibi düşünüyoruz; bunlar “vortex” denilen tüpler. Bu tüplerin içinde süperiletken durum lokal olarak kırılıyor ve cisim manyetik akımı tüplerin içine hapsediyor. Bunu yaparak aslında kendini olduğu pozisyona kilitliyor, böylece mıknatısın birbirini iten aynı kutupları gibi cisim havada asılı kalıyor. Aksi takdirde cismin herhangi bir hareketi yapıyı bozar ve süperiletken hal bozulur. Manyetik alanın her yerinde eşit olduğu dairesel bir mıknatıs kullandığımızı düşünelim; mıknatısın üzerine süperiletken cismi bıraktığımızda, cismin mıknatısın ekseni etrafında serbestçe dönmeye başladığını gözlemleriz. Aynı hareketi geniş dairesel ray hattı kurarak ya da mıknatısı farklı pozisyonlarda tutarak da görebiliriz. Örneğin eğik tutarsak, kendini yine bu pozisyona kilitleyecektir.  Süperiletken cisim eksen etrafında döndüğü sürece kilitli kalmaya devam eder. Sonuç olarak cismi havadaki pozisyonuna kilitleme işlemi basitçe manyetik itmeye dayanır.

Geçmişte maddelerin sadece mutlak sıfıra (0 K/ -273°C) kadar soğutulduğunda süperiletken özellik gösterdiği düşünülüyordu ve bu alandaki çalışmalar kısıtlıydı. 1900’lü yılların başında Hollandalı fizikçi Heike Kammerlingh Onnes helyumu sıvılaştırarak, daha sonra metallerin düşük sıcaklıklarda (4 K’e kadar) fiziksel özeliklerini incelemeyi mümkün kılmıştır.  Bu sayede kalay, kurşun ve niyobyum gibi birçok metalin süperiletken özellik gösterdiği keşfedilmiştir. Genellikle sıvı nitrojen bu maddeleri düşük sıcaklıklara (kendi kritik derecelerine) getirmek ve orada tutmak için kullanılıyor. Yıllardır süren çalışmalar ve kullanım alanları sebebiyle süperiletkenlik günümüzde halen popülerliğini sürdürüyor ve kuantum levitasyon,  süperiletken maddeler sayesinde mühendislik alanlarında da kullanılıyor. İlk akla gelen kullanım alanı uçan arabalar olsa da bu işlem şuan bile elektronik devrelerde , yüksek enerji fiziği ve taşımacılık (2 mm inceliğinde, 3 inç yarıçaplı ince tabaka bir süperiletken 1000 kg. ağırlığında küçük bir arabayı taşıyabilir) sektörlerinde de kullanılıyor. Maalesef yakın zamanda uçan arabalara kavuşamayacağız çünkü bunun için çok güçlü manyetik alana ihtiyaç var. Yeni manyetik yollar inşaa edilmesi gerekiyor. Yine de bunun üzerine çalışmalarını sürdüren ülkeler mevcut, mesela Japonya’daki MAGLEV trenleri bu prensip üzerine geliştirilmiştir.

  FACEBOOK YORUMLARI

  YORUM YAP

Bu içeriğe yorum yapabilmek için lütfen
26 Ağustos 2016
Acaba bu konuda yerkürenin manyetik alanı kullanılamaz mı?

Giriş Yap

Arkadaşına Gönder