Сверхпроводящая жидкость и постоянные магниты

[need_to_learn]

Давно хотел задать ряд вопросов по этой теме.

Насколько я понимаю, сверхпроводник как бы зеркально отражает поле постоянного магнита, что и позволяет магниту левитировать над сверхпроводником в собственном магнитном поле.

1. Какое влияние при этом оказывается на сам сверхпроводник? Если это сверхпроводящая жидкость, то её поверхность прогибается как-то под воздействием поля магнита? Ведь магнит имеет некоторый вес, а мы его кладём сверху на жидкость.

2. А если сверхпроводящая жидкость в этот момент распределена по потолку тонким слоем (в силу сверхтекучести), а мы находимся над ней на втором этаже и опускаем на пол мощный магнит — что будет с жидкостью внизу? Она прогнётся на потолке вниз горбом или же разойдётся в стороны, оставив на потолке пустой пятачок там, где магнит?

3. Можно ли заставить свободно текущую сверхпроводящую жидкость левитировать над постоянными магнитами? (Например, сделав из них подобие чаши.) А если поместить жидкость в некую оболочку-капсулу, пропускающую магнитное поле? Будет ли эта оболочка левитировать над магнитами, толкаемая изнутри жидкостью?

4. Если постоянный магнит (в термоизоляционном кожухе) принудительно полностью погрузить в сверхпроводящую жидкость, как это будет выглядеть? Вокруг магнита возникнет воздушный пузырь? Если да, то от чего зависит размер и форма пузыря? И что будет с магнитным полем постоянного магнита? Магнит временно перестанет воздействовать на окружающие предметы, находясь полностью внутри сверхпроводника? Если да, то зависит ли надёжность "блокировки" магнитного поля магнита от толщины слоя сверхпроводника вокруг него? Или достаточно тоненького слоя жидкости? А может, магнит вообще тупо размагнитится от этой процедуры?

5. Если постоянный магнит левитирует над сверхпроводящей жидкостью, и в это время пропустить по жидкости электрический ток, это как-то повлияет на магнит?

6. Как насчёт электростатики? Какие у неё отношения со сверхпроводниками? Почему-то про магниты на каждом углу говорится много и со вкусом, а вот про статическое электричество в плане сверхпроводников толком ничего не попадалось на глаза. К примеру, можно ли зарядить капельку сверхпроводящей жидкости?

Извините, если несколько сумбурно, в какой-то момент Остапа понесло. :) Есть и другие вопросы, но пока, наверное, и этого хватит.

[Geen]

А где Вы видели сверхпроводящую жидкость (ну кроме как в недрах нейтронных звёзд)?

[need_to_learn]

Geen в сообщении #1589029 писал(а):

А где Вы видели сверхпроводящую жидкость (ну кроме как в недрах нейтронных звёзд)?

Ну делают же ферромагнитную жидкость, добавляя в неё частицы металла. Что мешает измельчить в пыль сверхпроводник и смешать его с жидким гелием, к примеру? Ну или с чем-то аналогичным.

[sergey zhukov]

need_to_learn
Да, видать, мешает что-то. А пока ее (сверхпроводящей жидкости) нет, трудновато рассуждать о ее свойствах. Полезнее о твердых сверхпроводниках подумать, все же тема хорошо изученная.

[need_to_learn]

sergey zhukov в сообщении #1589039 писал(а):

Да, видать, мешает что-то.

Может, никто ещё просто не додумался?.. Дарю идею любому, кто захочет проверить. :)

1. Берём мельчайшую пудру из вещества, проявляющего свойства сверхпроводимости при сверхнизких температурах.
2. Щедро добавляем жидкого гелия и, возможно, каких-нибудь ещё замечательных веществ по вкусу, тщательно перемешиваем, остужаем при необходимости.

Я прямо чую, что у получившегося безобразия должны быть какие-нибудь интересные свойства!

sergey zhukov в сообщении #1589039 писал(а):

Полезнее о твердых сверхпроводниках подумать, все же тема хорошо изученная.

Если думать только о хорошо изученном, наука развиваться перестанет.

[sergey zhukov]

need_to_learn
Диванно-форумный метод мало что дает для развития науки.

[need_to_learn]

sergey zhukov в сообщении #1589074 писал(а):

Диванно-форумный метод мало что дает для развития науки.

Простите, Вы сюда пришли потроллить?

Если у вас есть конкретные возражения и объяснения, почему нельзя истолочь в пыль сверхпроводник и залить его жидким гелием, то я с удовольствием их послушаю. Сверхпроводник непоправимо потеряет свои свойства от измельчения? Или что?

Ваши реплики вроде "Да, видать, мешает что-то" и глубокомысленные пассажи про "диванно-форумный метод" — не дают ровным счётом никакой новой информации или пищи для размышлений, и по сути своей являются оффтопом. Рассуждения такого уровня, как у Вас здесь, мог бы выдавать и школьник младших классов, решивший притвориться "умным взрослым учёным". (Или даже чат-бот. Хотя я почему-то уверен, что ChatGPT способен ответить гораздо вежливее и содержательнее, чем это сделали Вы.)

Прошу Вас либо перейти уже к конструктивному обсуждению поднятых мною вопросов, либо вспомнить о том, что молчание — золото. Заранее спасибо.

[alisa-lebovski]

А как ток будет течь от одной крупинки сверхпроводника до другой, если они разделены жидким гелием, который вообще не проводник тока, а изолятор? Есть разница между магнитным полем, которое действует дистанционно, и электрическим током, который есть поток электронов.

[need_to_learn]

alisa-lebovski в сообщении #1589080 писал(а):

А как ток будет течь от одной крупинки сверхпроводника до другой, если они разделены жидким гелием, который вообще не проводник тока, а изолятор? Есть разница между магнитным полем, которое действует дистанционно, и электрическим током, который есть поток электронов.

Поправьте меня, пожалуйста, если я ошибаюсь, но по-моему, это не должно быть большой проблемой, ведь речь идёт о сверхпроводнике, в котором электрическое сопротивление отсутствует в принципе. Это значит, что не обязательно всей массе проводника участвовать в проведении тока, достаточно будет случайно образующихся "дорожек", которые будут возникать при случайных соприкосновениях крупинок сверхпроводника внутри изолирующей жидкости. Неизбежно в каждый момент времени какие-то из крупинок будут контактировать с соседними крупинками достаточно тесно, чтобы между ними стало возможным беспроблемное прохождение электрического тока. Просто не надо разводить порошок из сверхпроводника жидким гелием слишком уж сильно, и тогда всё будет отлично. Если я не прав, то в чём именно?

[alisa-lebovski]

need_to_learn в сообщении #1589086 писал(а):

достаточно будет случайно образующихся "дорожек", которые будут возникать при случайных соприкосновениях крупинок сверхпроводника внутри изолирующей жидкости.

Не достаточно. За счет чего будут происходить случайные столкновения крупинок? За счет броуновского движения? Но при температурах, близких к абсолютному нулю, которые Вы рассматриваете, оно стремится к нулю. Если Вы имеете в виду такую схему, что одна крупинка получила электроны от катода, потом через какое-то время передала их другой, та потом третьей, и так до тех пор, пока какая-то не столкнется с анодом, и отдала ему электроны, это будет очень слабый ток. Для того, чтобы проявилась сверхпроводимость, нужно, чтобы сформировалась сплошная дорожка из соприкасающихся крупинок от катода до анода (и не развалилась тут же), а вероятность этого близка к нулю.

[need_to_learn]

alisa-lebovski в сообщении #1589088 писал(а):

За счет чего будут происходить случайные столкновения крупинок?

Не столкновения, а соприкосновения.

За счёт чего происходят случайные соприкосновения людей в переполненном транспорте в час пик? За счёт того, что люди собраны в ограниченном объёме, которого недостаточно, чтобы вокруг каждого имелось личное пространство.

Если в переполненный вагон с людьми засыпать мелких пластиковых шаров всем по шею (т.е. залить умеренное количество жидкого гелия в порошок из сверхпроводника), то людям станет проще протискиваться друг мимо друга, так как пластиковые шары, затесавшиеся между их телами, будут играть роль шариков в подшипниках. (Порошок из сверхпроводника, смешавшись с жидким гелием, станет и сам более похож на жидкость по свойствам.)

Тем не менее, всегда где-то какими-то частями тел люди будут соприкасаться так плотно, что между ними не будет ни одного мелкого шара. В любой момент времени найдётся множество крупинок сверхпроводника, имеющих достаточно плотный контакт минимум с двумя соседними крупинками, а иногда и с большим их числом. Это и позволит выстраиваться дорожкам сверхпроводимости.

Если мы будем перемешивать нашу "взвесь" большой ложкой, то одни дорожки сверхпроводимости будут разрушаться, но вместо них будут тут же возникать другие.

Я не понимаю, почему Вы упорно представляете себе предложенную мной "сверхпроводящую жидкость" как некий жиденький супчик, в котором вольготно плавают частицы сверхпроводника, лишь иногда сталкиваясь друг с другом.

То, что я предлагаю, больше походит на зыбучий песок (песок плюс вода), т.е. содержит гораздо меньше жидкого гелия, чем Вы представили. Разница с зыбучим песком здесь в том, что крупинки сверхпроводника истёрты гораздо мельче, в этакую пудру. Так что это зыбучий песок, сильно уменьшенный в масштабе.

Надеюсь, в этот раз у меня получилось объяснить свою мысль.

[DimaM]

need_to_learn в сообщении #1589098 писал(а):

Если в переполненный вагон с людьми засыпать мелких пластиковых шаров всем по шею (т.е. залить умеренное количество жидкого гелия в порошок из сверхпроводника), то людям станет проще протискиваться друг мимо друга, так как пластиковые шары, затесавшиеся между их телами, будут играть роль шариков в подшипниках.

Это у вас опытные данные или чистый полет фантазии?

need_to_learn в сообщении #1589098 писал(а):

То, что я предлагаю, больше походит на зыбучий песок (песок плюс вода)

С зыбучим песком я лично не встречался, а вот обычный песок на берегу при добавлении воды гораздо меньше похож на жидкость, чем сухой песок.

Посему утверждения, что ваша каша будет проявлять и сверхпроводящие свойства, и свойства жидкости, кажутся мне необоснованными (причем оба эти утверждения). Тут неплохо было бы увидеть формул или хотя бы результатов моделирования электропроводности и реологических свойств вашей каши. А буде таковых не последует, переместиться в гуманитарный раздел.

[Ende]

Тема перемещена из форума «Помогите решить / разобраться (Ф)» в форум «Дискуссионные темы (Ф)»
Причина переноса: автор топика пытается не проконсультироваться со знатоками, а обнародовать свои идеи. .

[LLeonid3]

Если представить сверхпроводящий шарик диаметром в $1 мм$ или $1 мкм$ лежащий на твердой поверхности и меняющееся магнитное поле не перпендикулярное поверхности, то наводимый в шарике ток и его направление будут перпендикулярны внешнему полю и соответственно сила взаимодействия окажется под углом к опорной поверхности. Наш сверхпроводящий шарик станет передвигаться род действием составляющей силы параллельной опорной поверхности в направлении от точки, где магнитные линии перпендикулярны этой поверхности. См. рис.:
https://disk.yandex.ru/i/Dh49E2acgaX6IA
В сверхпроводящей пластине возникающие силы компенсируют друг друга и вызывают напряжение в материале пластины.

[need_to_learn]

DimaM в сообщении #1589102 писал(а):

Это у вас опытные данные или чистый полет фантазии?

Это опытные данные человечества. Трение качения гораздо меньше трения скольжения, поэтому люди ещё в Древнем Египте подкладывали круглые брёвна под большие каменные блоки, чтобы было сподручнее таскать каменюки с места на место.

DimaM в сообщении #1589102 писал(а):

С зыбучим песком я лично не встречался, а вот обычный песок на берегу при добавлении воды гораздо меньше похож на жидкость, чем сухой песок.

Не забывайте, что сверхтекучий жидкий гелий обладает нулевой вязкостью.

LLeonid3 в сообщении #1589114 писал(а):

Если представить сверхпроводящий шарик диаметром в $1 мм$ или $1 мкм$ лежащий на твердой поверхности и меняющееся магнитное поле не перпендикулярное поверхности, то наводимый в шарике ток и его направление будут перпендикулярны внешнему полю и соответственно сила взаимодействия окажется под углом к опорной поверхности. Наш сверхпроводящий шарик станет передвигаться род действием составляющей силы параллельной опорной поверхности в направлении от точки, где магнитные линии перпендикулярны этой поверхности. См. рис.:
https://disk.yandex.ru/i/Dh49E2acgaX6IA

В сверхпроводящей пластине возникающие силы компенсируют друг друга и вызывают напряжение в материале пластины.

Спасибо за по-настоящему дельный комментарий! Значит, как я и предполагал, жидкий/сыпучий сверхпроводник будет разбегаться из-под магнита?

А если магнит полностью утонет в жидком/сыпучем сверхпроводнике? Вокруг магнита образуется воздушный пузырь? И что будет с магнитным полем постоянного магнита?

Также интересно было бы узнать, можно ли заставить жидкий/сыпучий сверхпроводник левитировать над неподвижными постоянными магнитами (например, сделав из них подобие чаши).