उत्तोलन गुरुत्वाकर्षण पर काबू पाना है, जिसमें विषय या वस्तु बिना सहारे के अंतरिक्ष में होती है। शब्द "उत्तोलन" लैटिन लेविटास से आया है, जिसका अर्थ है "हल्कापन"।
उड़ान को उड़ान से जोड़ना गलत है, क्योंकि उत्तोलन वायु प्रतिरोध पर आधारित है, यही कारण है कि पक्षी, कीड़े और अन्य जानवर उड़ते हैं, और उड़ते नहीं हैं।
भौतिकी में उत्तोलन
भौतिकी में उत्तोलन एक गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र में शरीर की स्थिर स्थिति को संदर्भित करता है, जबकि शरीर को अन्य वस्तुओं को नहीं छूना चाहिए। उत्तोलन का तात्पर्य कुछ आवश्यक और कठिन परिस्थितियों से है:
- एक बल जो गुरुत्वाकर्षण खिंचाव और गुरुत्वाकर्षण बल को ऑफसेट कर सकता है।
- वह बल जो अंतरिक्ष में शरीर की स्थिरता सुनिश्चित कर सकता है।
गॉस के नियम से यह इस प्रकार है कि एक स्थिर चुंबकीय क्षेत्र में, स्थिर पिंड या वस्तुएँ उत्तोलन में सक्षम नहीं होती हैं। हालाँकि, यदि आप शर्तों को बदलते हैं, तो आप उत्तोलन प्राप्त कर सकते हैं।
क्वांटम उत्तोलन
मार्च 1991 में पहली बार आम जनता को क्वांटम उत्तोलन के बारे में पता चला, जब वैज्ञानिक पत्रिका नेचर में एक दिलचस्प तस्वीर प्रकाशित हुई थी। इसने टोक्यो सुपरकंडक्टिविटी रिसर्च लेबोरेटरी के निदेशक, डॉन टैपस्कॉट को एक सिरेमिक सुपरकंडक्टिंग प्लेट पर खड़ा दिखाया, और फर्श और प्लेट के बीच कुछ भी नहीं था। तस्वीर असली निकली, और प्लेट, जिस पर निर्देशक के साथ खड़ा था, जिसका वजन लगभग 120 किलोग्राम था, मीस्नर-ओचसेनफेल्ड प्रभाव के नाम से जाने जाने वाले अतिचालकता प्रभाव के कारण फर्श से ऊपर उठ सकती थी।
प्रतिचुंबकीय उत्तोलन
यह पानी युक्त पिंड के चुंबकीय क्षेत्र में निलंबित होने के प्रकार का नाम है, जो स्वयं ही एक प्रतिचुंबक है, अर्थात एक ऐसा पदार्थ जिसके परमाणु मुख्य विद्युत चुम्बकीय की दिशा के विरुद्ध चुम्बकित होने में सक्षम हैं क्षेत्र।
प्रतिचुंबकीय उत्तोलन की प्रक्रिया में, कंडक्टरों के प्रतिचुंबकीय गुणों द्वारा मुख्य भूमिका निभाई जाती है, जिनके परमाणु, बाहरी चुंबकीय क्षेत्र की कार्रवाई के तहत, अपने अणुओं में इलेक्ट्रॉनों की गति के मापदंडों को थोड़ा बदल देते हैं, जो मुख्य चुंबकीय क्षेत्र की दिशा के विपरीत एक कमजोर चुंबकीय क्षेत्र की उपस्थिति की ओर जाता है। इस कमजोर विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र का प्रभाव गुरुत्वाकर्षण को दूर करने के लिए पर्याप्त है।
प्रतिचुंबकीय उत्तोलन का प्रदर्शन करने के लिए, वैज्ञानिकों ने बार-बार छोटे जानवरों पर प्रयोग किए।
इस प्रकार के उत्तोलन का प्रयोग जीवित वस्तुओं पर प्रयोगों में किया जाता था। प्रयोगों के दौरानलगभग 17 टेस्ला के प्रेरण के साथ एक बाहरी चुंबकीय क्षेत्र, मेंढकों और चूहों की एक निलंबित अवस्था (उत्तोलन) हासिल किया गया था।
न्यूटन के तीसरे नियम के अनुसार, प्रतिचुम्बक के गुणों का उपयोग इसके विपरीत किया जा सकता है, अर्थात किसी चुम्बक को प्रतिचुम्बक के क्षेत्र में उत्तोलित करने के लिए या विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र में स्थिर करने के लिए।
प्रतिचुंबकीय उत्तोलन प्रकृति में क्वांटम उत्तोलन के समान है। यही है, जैसा कि मीस्नर प्रभाव की क्रिया के साथ होता है, कंडक्टर की सामग्री से चुंबकीय क्षेत्र का पूर्ण विस्थापन होता है। केवल थोड़ा सा अंतर यह है कि प्रतिचुंबकीय उत्तोलन को प्राप्त करने के लिए, एक अधिक मजबूत विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र की आवश्यकता होती है, हालांकि, कंडक्टरों को उनकी अतिचालकता प्राप्त करने के लिए ठंडा करना बिल्कुल भी आवश्यक नहीं है, जैसा कि क्वांटम उत्तोलन के मामले में होता है।
घर पर, आप प्रतिचुंबकीय उत्तोलन पर कई प्रयोग भी कर सकते हैं, उदाहरण के लिए, यदि आपके पास बिस्मथ की दो प्लेटें हैं (जो एक हीरा चुंबक है), तो आप कम प्रेरण के साथ एक चुंबक सेट कर सकते हैं, लगभग 1 टी, निलंबित अवस्था में। इसके अलावा, 11 टेस्ला के प्रेरण के साथ एक विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र में, आप चुंबक को बिल्कुल भी नहीं छूते हुए, अपनी उंगलियों से अपनी स्थिति को समायोजित करके एक छोटे चुंबक को निलंबित अवस्था में स्थिर कर सकते हैं।
अक्सर होने वाले हीरे लगभग सभी अक्रिय गैस, फास्फोरस, नाइट्रोजन, सिलिकॉन, हाइड्रोजन, चांदी, सोना, तांबा और जस्ता होते हैं। यहां तक कि मानव शरीर भी सही विद्युत चुम्बकीय चुंबकीय क्षेत्र में प्रतिचुंबकीय है।
चुंबकीय उत्तोलन
चुंबकीय उत्तोलन एक प्रभावी हैचुंबकीय क्षेत्र का उपयोग करके किसी वस्तु को उठाने की एक विधि। इस मामले में, गुरुत्वाकर्षण और मुक्त गिरावट की भरपाई के लिए चुंबकीय दबाव का उपयोग किया जाता है।
एर्नशॉ की प्रमेय के अनुसार किसी वस्तु को गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र में स्थिर रूप से पकड़ना असंभव है। अर्थात् ऐसी परिस्थितियों में उत्तोलन असंभव है, लेकिन यदि हम प्रतिचुम्बक, एड़ी धाराओं और अतिचालकों की क्रिया के तंत्र को ध्यान में रखते हैं, तो प्रभावी उत्तोलन प्राप्त किया जा सकता है।
यदि चुंबकीय उत्तोलन यांत्रिक सहायता के साथ लिफ्ट प्रदान करता है, तो इस घटना को छद्म उत्तोलन कहा जाता है।
मीस्नर प्रभाव
मीस्नर प्रभाव कंडक्टर के पूरे आयतन से चुंबकीय क्षेत्र के पूर्ण विस्थापन की प्रक्रिया है। यह आमतौर पर कंडक्टर के अतिचालक अवस्था में संक्रमण के दौरान होता है। यह वही है जो सुपरकंडक्टर्स आदर्श से भिन्न होते हैं - इस तथ्य के बावजूद कि दोनों का कोई प्रतिरोध नहीं है, आदर्श कंडक्टरों का चुंबकीय प्रेरण अपरिवर्तित रहता है।
पहली बार इस घटना को 1933 में दो जर्मन भौतिकविदों - मीस्नर और ओक्सेनफेल्ड द्वारा देखा और वर्णित किया गया था। इसीलिए क्वांटम उत्तोलन को कभी-कभी मीस्नर-ओचसेनफेल्ड प्रभाव कहा जाता है।
विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के सामान्य नियमों से, यह इस प्रकार है कि किसी चालक के आयतन में चुंबकीय क्षेत्र की अनुपस्थिति में, केवल एक सतही धारा मौजूद होती है, जो सुपरकंडक्टर की सतह के पास जगह घेरती है। इन शर्तों के तहत, एक सुपरकंडक्टर एक हीरे के समान व्यवहार करता है, जबकि एक नहीं होता है।
मीस्नर प्रभाव को पूर्ण और आंशिक में विभाजित किया गया हैसुपरकंडक्टर्स की गुणवत्ता पर निर्भर करता है। जब चुंबकीय क्षेत्र पूरी तरह से विस्थापित हो जाता है तो पूर्ण मीस्नर प्रभाव देखा जाता है।
उच्च तापमान अतिचालक
प्रकृति में कुछ शुद्ध अतिचालक होते हैं। उनके अधिकांश अतिचालक पदार्थ मिश्र धातु हैं, जो प्रायः केवल आंशिक मीस्नर प्रभाव प्रदर्शित करते हैं।
सुपरकंडक्टर्स में, यह चुंबकीय क्षेत्र को उसके आयतन से पूरी तरह से विस्थापित करने की क्षमता है जो सामग्री को पहले और दूसरे प्रकार के सुपरकंडक्टर्स में अलग करता है। पहले प्रकार के सुपरकंडक्टर्स शुद्ध पदार्थ होते हैं, जैसे पारा, सीसा और टिन, उच्च चुंबकीय क्षेत्रों में भी पूर्ण मीस्नर प्रभाव का प्रदर्शन करने में सक्षम होते हैं। दूसरे प्रकार के सुपरकंडक्टर्स सबसे अधिक बार मिश्र धातु, साथ ही सिरेमिक या कुछ कार्बनिक यौगिक होते हैं, जो उच्च प्रेरण के साथ चुंबकीय क्षेत्र की स्थितियों में केवल चुंबकीय क्षेत्र को उनकी मात्रा से आंशिक रूप से विस्थापित करने में सक्षम होते हैं। फिर भी, बहुत कम चुंबकीय क्षेत्र की ताकत की स्थितियों में, टाइप II सहित लगभग सभी सुपरकंडक्टर्स पूर्ण मीस्नर प्रभाव के लिए सक्षम हैं।
कई सौ मिश्र धातुओं, यौगिकों और कई शुद्ध सामग्रियों को क्वांटम सुपरकंडक्टिविटी की विशेषताओं के लिए जाना जाता है।
मोहम्मद के ताबूत का अनुभव
"मोहम्मद का ताबूत" उत्तोलन के साथ एक तरह की चाल है। यह उस प्रयोग का नाम था जिसने स्पष्ट रूप से प्रभाव प्रदर्शित किया।
मुस्लिम किंवदंती के अनुसार, पैगंबर मोहम्मद का ताबूत अधर में था, बिना किसी सहारे और समर्थन के। बिल्कुलइसलिए अनुभव का नाम।
अनुभव की वैज्ञानिक व्याख्या
सुपरकंडक्टिविटी केवल बहुत कम तापमान पर प्राप्त की जा सकती है, इसलिए सुपरकंडक्टर को पहले से ठंडा किया जाना चाहिए, उदाहरण के लिए, उच्च तापमान वाली गैसों जैसे तरल हीलियम या तरल नाइट्रोजन के साथ।
फिर एक फ्लैट कूल्ड सुपरकंडक्टर की सतह पर एक चुंबक रखा जाता है। न्यूनतम चुंबकीय प्रेरण वाले क्षेत्रों में भी 0.001 टेस्ला से अधिक नहीं, चुंबक सुपरकंडक्टर की सतह से लगभग 7-8 मिलीमीटर ऊपर उठता है। यदि आप धीरे-धीरे चुंबकीय क्षेत्र की ताकत बढ़ाते हैं, तो सुपरकंडक्टर की सतह और चुंबक के बीच की दूरी और अधिक बढ़ जाएगी।
चुंबक तब तक उत्तोलन करता रहेगा जब तक बाहरी स्थितियां नहीं बदल जातीं और सुपरकंडक्टर अपनी सुपरकंडक्टिंग विशेषताओं को खो नहीं देता।
