Pengertian Levitasi Kuantum dan Cara Kerjanya 2

Pengertian Levitasi Kuantum dan Cara Kerjanya

Pengertian Levitasi Kuantum dan Cara Kerja Levitasi Kuantum – Kata Levitasi Kuantam  dalam bahasa inggris menjadi Quantum Levitation. Beberapa video di internet kadang menunjukkan sesuatu yang disebut “levitasi kuantum.”

Apa itu levitasi kuantum? Bagaimana cara kerjanya? Apakah kita dapat menciptakan mobil terbang di masa depan?

Levitasi kuantum seperti yang disebut adalah proses di mana para ilmuwan menggunakan sifat-sifat fisika kuantum untuk melayangkan suatu objek (khususnya superkonduktor ) di atas sumber magnet (khususnya trek levitasi kuantum yang dirancang untuk tujuan pelayangan objek).

Pengertian Levitasi Kuantum dan Cara Kerjanya
Kereta Maglev di Shanhgai Cina, pada dasarnya terbang atau melayang karena medan magnet.

Ilmu Levitasi Kuantum

Alasan fenomena ini dapat bekerja adalah karena sesuatu yang disebut efek Meissner dan efek fluks magnetik. Efek Meissner menentukan bahwa superkonduktor dalam medan magnet akan selalu mengeluarkan medan magnet di dalamnya, dan dengan demikian menekuk medan magnet di sekitarnya. Problemnya adalah masalah keseimbangan. Jika Anda hanya menempatkan superkonduktor di atas magnet, maka superkonduktor hanya akan melayang dari magnet.

INFO: Fluks magnetik (sering disimbolkan Φm), adalah ukuran atau jumlah medan magnet B yang melewati luas penampang tertentu, misalnya kumparan kawat (hal ini sering pula disebut “kerapatan medan magnet“).

Proses levitasi kuantum menjadi jauh lebih menarik melalui proses fluks pinning, atau penguncian kuantum, seperti yang dijelaskan oleh pakar superkonduktor Universitas Tel Aviv di bawah ini:

Superkonduktivitas dan medan magnet tidak saling tarik menarik. Jika memungkinkan, superkonduktor akan mengeluarkan semua medan magnet dari dalam. Ini adalah efek Meissner. Karena superkonduktor sangat tipis, medan magnet TIDAK menembus. 

Di dalam setiap superkonduktivitas tabung fluks magnetik dihancurkan secara lokal. Superkonduktor akan mencoba untuk menjaga tabung magnetik disematkan di daerah yang lemah. Setiap pergerakan spasial dari superkonduktor akan menyebabkan tabung fluks bergerak. Untuk mencegah agar superkonduktor tetap “terjebak” di udara.

Istilah “levitasi kuantum” dan “penguncian kuantum” diciptakan untuk proses ini oleh fisikawan Universitas Tel Aviv, Guy Deutscher, salah satu peneliti utama di bidang ini.

Efek Meissner 

Mari kita pikirkan tentang apa sebenarnya superkonduktor. Superkonduktor adalah bahan di mana elektron dapat mengalir dengan sangat mudah. Elektron mengalir melalui superkonduktor tanpa hambatan, sehingga ketika medan magnet mendekati bahan superkonduktor, superkonduktor membentuk arus kecil di permukaannya dan membatalkan medan magnet yang masuk. Hasilnya adalah bahwa intensitas medan magnet di dalam permukaan superkonduktor sama dengan nol. Garis medan magnet itu akan menunjukkan bentuk seperti membungkuk di sekitar objek.

Tapi bagaimana prinsip ini bisa membuatnya melayang?

Ketika superkonduktor ditempatkan pada trek magnetik, efeknya adalah bahwa superkonduktor tetap di atas trek, pada dasarnya didorong menjauh oleh medan magnet yang kuat tepat di permukaan trek. Ada batasan seberapa jauh di atas lintasan superkonduktor itu dapat didorong. Sebab, kekuatan tolakan magnetik harus menetralkan gaya gravitasi.

Disk superkonduktor tipe-I akan menunjukkan efek Meissner dalam versi yang paling ekstrem, yang disebut “diamagnetisme sempurna,” dan tidak akan mengandung medan magnet di dalam material. Material ini akan melayang, karena mencoba menghindari kontak dengan medan magnet. Masalahnya adalah levitasi ini tidak stabil. Objek melayang biasanya tidak akan tetap di tempatnya.

Agar bisa bermanfaat, levitasi harus sedikit lebih stabil. Di situlah penguncian kuantum berperan.

Aliran tabung

Salah satu elemen kunci dari proses penguncian kuantum adalah keberadaan tabung fluks ini, yang disebut “vortex”. Jika superkonduktor sangat tipis, atau jika superkonduktor adalah superkonduktor tipe-II maka lebih sedikit energi yang dibutuhkan medan magnet untuk menembus superkonduktor. Itu sebabnya fluks vortisitas terbentuk, di daerah-daerah di mana medan magnet masuk ke superkonduktor.

Dalam kasus yang dijelaskan oleh tim Tel Aviv di atas, mereka dapat menumbuhkan lapisan keramik tipis khusus di atas permukaan wafer. Saat didinginkan, bahan keramik ini adalah superkonduktor tipe-II. Karena sangat tipis, diamagnetisme yang diperlihatkan tidak sempurna … memungkinkan untuk penciptaan vortisitas fluks yang melewati material.

Vortisitas fluks juga dapat terbentuk dalam superkonduktor tipe-II, bahkan jika bahan superkonduktornya tidak terlalu tipis. Superkonduktor tipe-II dapat dirancang untuk meningkatkan efek ini, yang disebut “pinning fluks yang disempurnakan.”

Penguncian Kuantum

Ketika medan menembus ke superkonduktor dalam bentuk tabung fluks, pada dasarnya mematikan superkonduktor di wilayah sempit itu. Bayangkan setiap tabung sebagai daerah non-superkonduktor kecil di tengah-tengah superkonduktor. Jika superkonduktor bergerak, fluks vortisitas akan bergerak. Ingat dua hal:

  1. pusaran fluks adalah medan magnet
  2. superkonduktor akan menciptakan arus untuk melawan medan magnet (yaitu efek Meissner)

Bahan superkonduktor itu sendiri akan menciptakan gaya untuk menghambat segala jenis gerakan dalam kaitannya dengan medan magnet. Jika Anda memiringkan superkonduktor, misalnya, Anda akan “mengunci” atau “menjebak” ke posisi itu. Ini akan berputar di seluruh trek dengan sudut kemiringan yang sama. Proses mengunci superkonduktor di tempat dengan ketinggian dan orientasi mengurangi goyangan yang tidak diinginkan

Anda dapat mengarahkan kembali superkonduktor ke dalam medan magnet karena tangan Anda dapat menggunakan kekuatan dan energi yang jauh lebih besar daripada apa yang diberikan medan.

Jenis lain dari Levitasi Kuantum

Proses levitasi kuantum yang dijelaskan di atas didasarkan pada tolakan magnetik, tetapi ada metode levitasi kuantum lain yang telah diusulkan, termasuk beberapa berdasarkan efek Casimir. Sekali lagi, ini melibatkan beberapa manipulasi sifat elektromagnetik material yang aneh, sehingga masih harus dilihat seberapa praktisnya.

Masa Depan Levitasi Kuantum

Sayangnya, intensitas efek ini saat ini sedemikian rupa sehingga kita tidak akan memiliki mobil terbang dalam waktu dekat. Selain itu, ini hanya bekerja di atas medan magnet yang kuat, artinya kita perlu membangun jalan lintasan magnet baru. Namun, sudah ada kereta levitasi magnetik di Asia yang menggunakan proses ini, selain kereta levitasi elektromagnetik (maglev) yang lebih tradisional.

Leave a Comment

Your email address will not be published. Required fields are marked *