초전도체가 자석위에서 뜨는 현상은 원리가 규명되었나요?

Question

초전도체는 어떠한 자기장도 통과시키지 않아서 자석위에 두면 뜨게 되는데요 이걸 자기부상현상이라고 하던데 초전도체가 자석위에서 뜨는 현상은 원리가 규명되었나요?

Answer 1

안녕하세요. 류경범 과학전문가입니다.

초전도체가 자석 위에서 뜨는 현상은 '마이스너 효과’라고 불리며, 이는 초전도체의 ‘완전반자성’ 때문에 발생하는 것입니다.

완전반자성이란 주변의 자기장을 완전히 상쇄시키는 성질을 말하는데, 이 완전반자성 때문에 초전도체가 자석 위에 뜨는 현상이 나타나는 것입니다.

Answer 2

안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.

초전도체가 자석 위에서 뜨는 현상은

마이스너 효과가 발생해야 합니다.

초전도체는 온도가 섭씨 0도 이하로 떨어지면

전기 저항이 0이 되는 현상을 말합니다.

전기 저항이 0이 되면 초전도체 내부에

전류가 흐르더라도 자기장이 침투하지 못합니다.

자석을 초전도체 위에 올려놓으면

자석의 자기장이

초전도체의 내부로 침투하려고 합니다.

초전도체 내부에는 자기장이 침투하지 못하기 때문에

자기장이 초전도체 표면에서 강하게 밀려나게 됩니다.

반발력이 초전도체를 자석 위에서 띄우는 힘이 됩니다.

마이스너 효과는 초전도체의 기본 특성 중 하나이며

자기부상 열차 초전도 자석 등

다양한 분야에 응용되고 있습니다.

초전도체는 전기 저항이 0이 되면서

쿠퍼쌍이라는 전자 쌍으로

이루어진 흐름이 생깁니다.

쿠퍼쌍은 서로 강력한 결합을 이루고 있어

자기장이 침투하지 못합니다.

자석을 초전도체 위에 올려놓으면

자석의 자기장이 초전도체 내부로 침투하려고 합니다.

쿠퍼쌍의 결합을 깨뜨리지 않고는 자기장이

초전도체 내부로 침투할 수 없습니다.

자기장은 초전도체 표면에서

강하게 밀려나게 됩니다.

발생하는 반발력이 초전도체를

자석 위에서 띄우는 힘이 됩니다.

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Answer 3

안녕하세요! 손성민 과학전문가입니다.

초전도체가 자석위에서 뜨는 현상은 원리가 규명되었습니다. 이를 자기부상현상이라고 부르는데 이는 초전도체가 특정한 온도에서 자기장을 통과하지 않고 자기장을 배제하는 현상입니다. 이러한 현상은 1911년에 네덜란드의 과학자인 하인리히 카메를링 온네스가 발견하였으며 이후 많은 과학자들이 이를 연구하였습니다. 그 결과 초전도체가 자석위에서 뜨는 원리는 초전도체 내부의 전자들이 자기장에 의해 특정한 방향으로 정렬되어 자기장을 배제하는 것으로 밝혀졌습니다. 이러한 원리를 바탕으로 초전도체는 자기장을 배제하는 기술로 활용되고 있으며 더 많은 연구가 진행되고 있습니다. 감사합니다.

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Answer 4

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.

네, 초전도체가 자석 위에서 뜨는 현상은 이미 규명되어 있습니다. 이 현상은 레비-쇤 효과 또는 마이어스 효과라고도 알려져 있습니다.

레비-쇤 효과는 초전도체가 특정 온도 이하에서 자기장에 의해 완전히 배제된 상태로 동작하는 현상입니다. 초전도체는 자기장을 통과할 때 내부의 전류로 인해 자기장을 생성하는데, 이 자기장은 외부 자기장과 상호 작용하여 초전도체를 자기장 안에 고정시키는 힘을 만들어냅니다.

이러한 현상은 마이어스 효과에 기인합니다. 초전도체가 특정 온도 이하에서 자기장을 통과할 때, 자기장을 내부로 배제하려는 성질을 가지게 됩니다. 따라서 외부 자기장이 초전도체에 가해지면, 초전도체는 자기장을 완전히 배제하려고 합니다. 이로 인해 초전도체는 자기장에 의해 밀려나오게 되며, 자석 위에서 뜨는 현상을 관찰할 수 있게 됩니다.

레비-쇤 효과는 초전도체의 특성 중 하나로서 실용적인 응용 분야에 큰 영향을 미치고 있습니다. 이 현상은 자기 부상열기을 비롯한 다양한 기술과 장치에서 활용되고 있으며, 자기 부상열차와 같은 혁신적인 운송 수단에도 적용되고 있습니다.