Cosa mostra:

Un materiale superconduttore in presenza di un campo magnetico esterno esclude quel campo dal suo interno. Ciò è dimostrato facendo levitare un magnete sopra un superconduttore ad alta temperatura.

Come funziona:

Abbiamo un disco di 25mm di ossido di rame ceramico di ittrio bario (YBa2Cu3O7, anche comunemente indicato come “YBCO”) che diventa superconduttore sopra le temperature dell’azoto liquido (Tc = 90K). Utilizzando un magnete al neodimio cubico (4mm per lato, 0.5 grammi), due effetti possono essere mostrati. In primo luogo, l’effetto Meissner stesso, posizionando il magnete sul disco prima del raffreddamento. Mentre il disco si raffredda oltre la sua temperatura di transizione, espelle il flusso magnetico esterno e il magnete inizia a levitare. In alternativa, raffreddare il disco in modo che diventi superconduttore, quindi introdurre il magnete. Il flusso esterno crea una corrente circuitale persistente nel superconduttore, il cui campo respinge il magnete—il risultato è ancora una volta il magnete che oscilla alcuni mm sopra la superficie del disco. (In entrambi i casi i dettagli dell’interazione tra il magnete e il superconduttore sono complicati e non possono essere pienamente spiegati dalla fisica classica.)

Guarda questo video della demo in azione.

Impostazione:

Il disco superconduttore si trova nel segmento inferiore di 5 mm di una tazza di polistirolo, che a sua volta poggia su un’intera tazza invertita; questo è ben isolato oltre a fornire uno sfondo bianco per il disco YBCO e il magnete al neodimio. Posizionare il magnete sul disco. Il YBCO e il magnete devono essere maneggiati solo con una pinzetta. Utilizzare una fotocamera con un obiettivo macro per comporre uno scatto dell’interno della tazza. Versare lentamente l’azoto liquido nella tazza in modo che immerga a malapena il disco; il YBCO passerà improvvisamente al superconduttore dopo circa 10-15 secondi, momento in cui il magnete salirà di circa 7 mm sopra il disco.

Questo è un superconduttore ceramico disponibile in commercio.1 Sergent-Welch e Cenco vendono anche kit.

Meissner, RW, Ochsenfeld, R., Naturwissenschaften 21, p.787 (1933)

Purcell, Edward e David Morin. Elettricità e magnetismo, Terza edizione. New York: Cambridge University Press, 2013. Stampa.Tinkham, Michael. Introduzione alla superconduttività, Seconda edizione. Mineola: Dover Publications, 2004. Stampa.

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