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  • Translator: Morton Bast Reviewer: Thu-Huong Ha

    ほんの一瞬 ご覧になられた現象は

  • The phenomenon you saw here for a brief moment

    量子浮揚と量子固定と呼ばれています

  • is called quantum levitation and quantum locking.

    ここに浮遊していた物体は

  • And the object that was levitating here

    超電導体と呼ばれるものです

  • is called a superconductor.

    超電導では 物質は量子状態にあり

  • Superconductivity is a quantum state of matter,

    特定の臨界温度以下でしか この現象は起きません

  • and it occurs only below a certain critical temperature.

    これ自体は昔から知られた現象です

  • Now, it's quite an old phenomenon;

    100年前に発見されました

  • it was discovered 100 years ago.

    しかし 最近の

  • However, only recently,

    いくつかの技術の進歩によって

  • due to several technological advancements,

    こうやって皆さんに

  • we are now able to demonstrate to you

    量子浮揚と量子固定について 披露できるようになりました

  • quantum levitation and quantum locking.

    超電導体は2つの特性によって定義されます

  • So, a superconductor is defined by two properties.

    一つ目は電気抵抗がゼロであること

  • The first is zero electrical resistance,

    二つ目は超電導体の内部から 磁界を排除することです

  • and the second is the expulsion of a magnetic field from the interior of the superconductor.

    複雑に聞こえますよね

  • That sounds complicated, right?

    では 電気抵抗とは何でしょうか?

  • But what is electrical resistance?

    電気とは 物質の中の電子の流れです

  • So, electricity is the flow of electrons inside a material.

    これらの電子が流れる中で

  • And these electrons, while flowing,

    原子と衝突しますが この衝突によって

  • they collide with the atoms, and in these collisions

    いくらかエネルギーを失います

  • they lose a certain amount of energy.

    このエネルギーはご存知のように 熱という形で消失します

  • And they dissipate this energy in the form of heat, and you know that effect.

    しかし 超電導体の中では 衝突は起きないのです

  • However, inside a superconductor there are no collisions,

    従って エネルギーの消失もありません

  • so there is no energy dissipation.

    驚くべきことです 考えてみてください

  • It's quite remarkable. Think about it.

    古典物理学では なんらかの摩擦に伴う エネルギーの消失があります

  • In classical physics, there is always some friction, some energy loss.

    しかし ここではそれはありません これは量子効果だからです

  • But not here, because it is a quantum effect.

    それだけではありません 超伝導体は磁界を好まないため

  • But that's not all, because superconductors don't like magnetic fields.

    循環電流によって

  • So a superconductor will try to expel magnetic field from the inside,

    内部から磁界を排除しようとします

  • and it has the means to do that by circulating currents.

    このように二つの現象の組み合わせである

  • Now, the combination of both effects --

    磁界の排除と 電気抵抗がゼロの状態となることによって

  • the expulsion of magnetic fields and zero electrical resistance --

    超伝導体となるのです

  • is exactly a superconductor.

    しかし ご存知のように 物事はそう簡単ではありません

  • But the picture isn't always perfect, as we all know,

    たまに 磁界の一部である磁束が 超伝導体内に残ってしまう場合があります

  • and sometimes strands of magnetic field remain inside the superconductor.

    ここにあるような適切な条件化の中で

  • Now, under proper conditions, which we have here,

    超伝導体の内部の磁束を 閉じ込めることができます

  • these strands of magnetic field can be trapped inside the superconductor.

    このような超伝導体内部の磁束は

  • And these strands of magnetic field inside the superconductor,

    離散的な量で存在します

  • they come in discrete quantities.

    なぜでしょうか?量子現象だからです 量子物理学ではこうなるからです

  • Why? Because it is a quantum phenomenon. It's quantum physics.

    そしてこれらはまるで 量子粒子のように振る舞います

  • And it turns out that they behave like quantum particles.

    この動画では 離散的に それぞれどのように流れるか確認できます

  • In this movie here, you can see how they flow one by one discretely.

    これが磁束です これらは粒子ではありませんが

  • This is strands of magnetic field. These are not particles,

    粒子のように振る舞います

  • but they behave like particles.

    そのためこのような現象を 量子浮遊と量子固定と呼ぶのです

  • So, this is why we call this effect quantum levitation and quantum locking.

    それでは磁界の中へ超伝導体を 入れると どうなるでしょうか?

  • But what happens to the superconductor when we put it inside a magnetic field?

    内部には残った磁束がありますが

  • Well, first there are strands of magnetic field left inside,

    超伝導体は これらが動くのを嫌います

  • but now the superconductor doesn't like them moving around,

    磁束が動くと エネルギーが発散され

  • because their movements dissipate energy,

    超伝導性が失われてしまうからです

  • which breaks the superconductivity state.

    実際には フラクソンと呼ばれる

  • So what it actually does, it locks these strands,

    これらの鎖が固定化されるのです

  • which are called fluxons, and it locks these fluxons in place.

    それによって 超伝導体自体が その場所に固定されます

  • And by doing that, what it actually does is locking itself in place.

    なぜでしょう? 超伝導体が動くとフラクソンの

  • Why? Because any movement of the superconductor will change their place,

    配置を変化させることになるからです

  • will change their configuration.

    これによって量子固定が発生します ではこの様子をご紹介します

  • So we get quantum locking. And let me show you how this works.

    ここに 低温状態を保つために 包んだ超伝導体があります

  • I have here a superconductor, which I wrapped up so it'd stay cold long enough.

    通常の磁石の上に乗せると

  • And when I place it on top of a regular magnet,

    このように空中に留まるのです

  • it just stays locked in midair.

    (拍手)

  • (Applause)

    これはただの浮遊でも 反発でもありません

  • Now, this is not just levitation. It's not just repulsion.

    フラクソンの位置を変えることで 新しい位置に固定することができます

  • I can rearrange the fluxons, and it will be locked in this new configuration.

    このように 右や左に ずらすこともできます

  • Like this, or move it slightly to the right or to the left.

    これが量子固定です 超伝導体を実際に3次元で固定しているのです

  • So, this is quantum locking -- actually locking -- three-dimensional locking of the superconductor.

    もちろん上下逆に することも可能です

  • Of course, I can turn it upside down,

    そして そのまま固定されます

  • and it will remain locked.

    この浮遊現象が 実は 固定現象であることだと理解いただけたので

  • Now, now that we understand that this so-called levitation is actually locking,

    ええ 理解しましたよね

  • Yeah, we understand that.

    磁界が均一な状態にある

  • You won't be surprised to hear that if I take this circular magnet,

    このリング状の磁石に対して

  • in which the magnetic field is the same all around,

    超伝導体はこの磁石の軸を元に 自由に回転することが可能だと聞いても 驚きはないでしょう

  • the superconductor will be able to freely rotate around the axis of the magnet.

    なぜでしょうか? なぜなら 回転している間は 固定化が維持されるからです

  • Why? Because as long as it rotates, the locking is maintained.

    この様に超伝導体を ちょっと動かし 回転させることもできます

  • You see? I can adjust and I can rotate the superconductor.

    摩擦の全くない運動です 浮遊していますが くるくる動き回ることができます

  • We have frictionless motion. It is still levitating, but can move freely all around.

    これが量子固定で この磁石の上を浮遊させることができます

  • So, we have quantum locking and we can levitate it on top of this magnet.

    それではこの一枚のディスクにどれほどの フラクソン つまり磁束が存在しているのでしょうか?

  • But how many fluxons, how many magnetic strands are there in a single disk like this?

    これは計算可能で かなり多く 存在していることがわかります

  • Well, we can calculate it, and it turns out, quite a lot.

    この7.5センチ程のディスク内に 千億もの磁束が存在しているのです

  • One hundred billion strands of magnetic field inside this three-inch disk.

    実はまだ皆さんにご紹介していない 驚くべきことがあります

  • But that's not the amazing part yet, because there is something I haven't told you yet.

    驚くべきことに ご覧になっている超伝導体の

  • And, yeah, the amazing part is that this superconductor that you see here

    厚さはとても薄く たったの0.5ミクロンしかありません

  • is only half a micron thick. It's extremely thin.

    この非常に薄い層が 自らの重さの7万倍以上の重量を 浮遊させることができるのです

  • And this extremely thin layer is able to levitate more than 70,000 times its own weight.

    驚異的な現象であり 大変強力です

  • It's a remarkable effect. It's very strong.

    この円状の磁石を大きくして

  • Now, I can extend this circular magnet,

    自由な線路を作る事が可能です

  • and make whatever track I want.

    例えば このような大きな円状の線路を 作ることができます

  • For example, I can make a large circular rail here.

    この上に超伝導体を乗せると

  • And when I place the superconducting disk on top of this rail,

    このようの自由に動きます

  • it moves freely.

    (拍手)

  • (Applause)

    これだけではありません 位置を調節して回すことで

  • And again, that's not all. I can adjust its position like this, and rotate,

    新しい位置を保って動きまわります

  • and it freely moves in this new position.

    ここで今までやったことがない 新しいことを行ってみましょう

  • And I can even try a new thing; let's try it for the first time.

    このディスクをここに乗せて

  • I can take this disk and put it here,

    ここに留まっている間に ー 動かないで ー

  • and while it stays here -- don't move --

    線路をひっくり返してみます

  • I will try to rotate the track,

    うまくいけば

  • and hopefully, if I did it correctly,

    ぶら下がった状態を保つでしょう

  • it stays suspended.

    (拍手)

  • (Applause)

    これが量子固定です 浮遊ではありません

  • You see, it's quantum locking, not levitation.

    しばらくグルグルと回っている間に

  • Now, while I'll let it circulate for a little more,

    超伝導体についてもう少し説明しましょう

  • let me tell you a little bit about superconductors.

    それでは ー(笑)ー

  • Now -- (Laughter) --

    このように 超伝導体の内部にとてつもない量の 電流を送り込むことができることが分かっています

  • So we now know that we are able to transfer enormous amount of currents inside superconductors,

    これらを使ってMRIや量子加速装置のための

  • so we can use them to produce strong magnetic fields,

    強力な磁界を発生させたりすることができます

  • such as needed in MRI machines, particle accelerators and so on.

    また 超伝導体を使えば エネルギーを損失させずに

  • But we can also store energy using superconductors,

    貯蔵することもできます

  • because we have no dissipation.

    更に 発電所間で膨大な量のエネルギーを 送る送電線を作る事もできるでしょう

  • And we could also produce power cables, to transfer enormous amounts of current between power stations.

    発電所一個分の電力をたった一本の 超伝導体製の送電線でバックアップできることを 想像してみてください

  • Imagine you could back up a single power station with a single superconducting cable.

    量子浮遊や量子固定の未来は どうなるでしょうか?

  • But what is the future of quantum levitation and quantum locking?

    この単純な質問に対して 一つ例を出しましょう

  • Well, let me answer this simple question by giving you an example.

    ここにあるディスクと同じようなものがあるとします

  • Imagine you would have a disk similar to the one I have here in my hand,

    直径7.5センチ程のものですが 一つ違う点があります

  • three-inch diameter, with a single difference.

    超伝導体における層の厚みは 0.5ミクロンの薄さである代わりに

  • The superconducting layer, instead of being half a micron thin,

    2ミリの薄さだとします それでもかなり薄いです

  • being two millimeters thin, quite thin.

    この2ミリの超伝導体の層は 1000キロ分支えられるので この手のひらで小さな車を 支えることができるのです

  • This two-millimeter-thin superconducting layer could hold 1,000 kilograms, a small car, in my hand.

    驚くべきことです ありがとうございました

  • Amazing. Thank you.

    (拍手)

  • (Applause)

Translator: Morton Bast Reviewer: Thu-Huong Ha

ほんの一瞬 ご覧になられた現象は

字幕と単語

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B2 中上級 日本語 TED 伝導 量子 浮遊 現象 エネルギー

TED】ボアズ・アルモグ、超伝導体を "浮遊 "させる (【TED】Boaz Almog "levitates" a superconductor)

  • 965 62
    Shuishui に公開 2021 年 01 月 14 日
動画の中の単語