Az ember m�r gyerekkor�ban felt�rk�pezi a gravit�ci� mûk�d�s�t, �s t�bbnyire arra jut, hogy az mindig vonz� hat�s�, a k�vek a f�ld fel� esnek, az E�tv�s-inga a t�megek fel� lend�l. K�sõbb a fizikusok megerõs�tik ebben a hit�ben. H�t akkor gyõzz�k le a gravit�ci�t valamilyen m�s t�volhat� erõvel! K�zenfekvõ megold�snak tûnik, hogy m�gnesekkel pr�b�lkozzunk. Az ember m�r gyerekkor�ban j�l elj�tszik az iskol�ban vagy otthon tal�lt m�gnesekkel, �s l�tja, hogy egyik v�g�kkel tasz�tj�k egym�st, m�sikkal vonzz�k. Mi sem tûnik egyszerûbbnek teh�t, mint j� sok, megfelelõen elhelyezett m�gnessel levegõbe tasz�tani egy m�sikat. Egy szabads�gi fok mellett mûk�dik is a dolog: ha mondjuk egy v�kony k�mcsõbe belepottyantunk k�t kerek, �ppen belef�rõ m�gnest �gy, hogy azonos p�lussal n�zzenek egym�s fel�, akkor a k�t m�gnes nem �r �ssze, legal�bbis ha a fell�põ tasz�t�s el�g erõs, hogy legyõzze a m�gnes s�ly�t. A l�tv�ny azonban nem el�g impressz�v, ez�rt tov�bb k�s�rletez�nk a csõ n�lk�l, h�rom dimenzi�ban, de azt tapasztaljuk, hi�ba pr�b�lkozunk b�rmilyen ravasz elrendez�ssel, sosem tudjuk egyens�lyba hozni a lebegõ m�gnest, az mindig f�lremozdul �s leesik, vagy m�g ink�bb megp�rd�l, �s az ellent�tes p�lus�val a t�bbihez tapad. Nagyon frusztr�l�, azt hiszem, elõbb-ut�bb mindenki feladja. Pl�ne ha megtudja, hogy Samuel Earnshaw m�r a XIX. sz�zadban bebizony�totta: r�gz�tett �lland� m�gnesek semmilyen konfigur�ci�j�val nem �rhetõ el, hogy ter�kben stabil egyens�lyi helyzetben lebegjen egy m�sik m�gnes. K�sz, nincs tov�bb.

Illetve m�gis, mert b�r a t�tel az t�tel, de �rv�nyess�gi k�r�t megker�lhetj�k. A leggyakrabban alkalmazott tr�kk a visszacsatol�s: egy sz�m�t�g�p vagy valamilyen ravasz elektronika figyeli, merre kezd mozdulni a levit�l� t�rgy, �s az arra hat� elektrom�gnesek erõss�g�t mindig �gy v�ltoztatja, hogy megakad�lyozza a lepottyan�st. De az elektrom�gnesek hely�re k�pzelhet�nk mozgathat� �lland� m�gneseket is. Mivel nem fix m�gnesekrõl van sz�, ez�rt ezekre az esetekre Earnshaw t�tele nem vonatkozik, teh�t nem vagyunk var�zsl�k. �s val�ban, p�ld�ul a k�nai olimpi�ra �p�lõ, Siemens �ltal gy�rtott m�gneses vonatot is �gy tartj�k lebeg�sben (m�ghozz� el�g prec�zen, 10 ± 2 millim�terrel a p�lya felett). De lehet kapni egyszerû j�t�kokat is, amik ezen az elven alapulnak, p�ld�ul lebegõ f�ldg�mb�ket.

Egy m�sik eset, ahol nem �rv�nyes Earnshaw t�tele, ha a lebegtetni k�v�nt m�gnes forog. �l ugyanis Amerika egy eldugott szeglet�ben egy Roy Harrigan nevû feltal�l�, akinek hi�ba magyar�zt�k, hogy lehetetlennel pr�b�lkozik. �vekig tart� k�s�rletez�s ut�n az �ltala k�sz�tett m�gneses p�rgettyût siker�lt megfelelõ sebess�ggel megp�rgetni, �s l�ss csod�t: az lebegni kezdett a statikus m�gnesek ter�ben. Harrigan azonban a meg nem �rtett, szerencs�tlen, bogaras feltal�l�k k�z� tartozott. B�r hossz� �vek ut�n 1983-ban bejegyezt�k szabadalm�t, rossz tapasztalatai miatt senkiben sem b�zott, aki �zletet aj�nlott neki. Rekl�m hi�ny�ban �szrev�tlen maradt a szabadalom. Ha n�h�ny kutat� vagy m�rn�k tal�lkozott is vele, k�nnyen lehet, hogy mûk�d�sk�ptelennek tartott�k - nem ez lett volna az elsõ �rtelmetlen szerkezetre bejegyzett szabadalom.

Levitron

M�gis r�bukkant valaki 1993-ban, egy Bill Hones nevû v�llalkoz�, aki maga is �vek �ta pr�b�lt m�gneseket levit�lni. Hones megkereste Harrigant, azonban nem siker�lt �zletet k�tni�k. Az�rt elk�rte a protot�pust, amelyre n�h�ny apr� m�dos�t�s ut�n saj�t szabadalmi bejegyz�st kapott. Az�ta saj�t tal�lm�nyak�nt forgalmazza a m�gneses p�rgettyût, a "levitront". Ha megvessz�k a j�t�kot, a mind�ssze n�h�ny centis p�rgettyû �s a talapzat mellett a csomagban egy csom� apr� kis s�lyt is tal�lunk. Ezzel tudjuk m�dos�tani a levitron t�meg�t, amire akkor van sz�ks�g, ha p�ld�ul megv�ltozik a hõm�rs�klet p�r fokkal. Ha j�l �ll�tjuk be, akkor is csak egy nagyon kis, p�r k�bcentis t�rfogat lesz a talapzat f�l�tt, ahol (n�mi gyakorl�s ut�n) kez�nkkel megfelelõen megp�rgetve lebeg�sbe tudjuk hozni. Ha �gyesek vagyunk, n�h�ny percig marad a levegõben, de v�g�l, ahogy a l�gellen�ll�s hat�s�ra percenk�nt ezer al� cs�kken a fordulatsz�m, eltûnik az egyens�lyi helyzet, �s lepottyan. Mi�ta kaphat�, foglalkozott vele n�h�ny fizikus, �gyhogy m�r ismert a levitron nem is olyan egyszerû elm�lete. L�nyege, hogy - ak�r a k�mcsõ eset�ben - a talapzat �s a levitron azonos p�lussal n�z egym�s fel�, a forg�s pedig - ak�rcsak egy hagyom�nyos p�rgettyûn�l - megakad�lyozza, hogy a levitron fejre �lljon, �s ellent�tes p�lus�t mag�hoz r�ntsa a lenti m�gnes. De kider�lt, hogy a stabilit�shoz a picit megdõlt tengely precesszi�ja is sz�ks�ges. Gyorsabb forg�shoz lassabb precesszi� tartozik, ez�rt 2000 feletti fordulatsz�mon ugyancsak r�pk�ptelen az eszk�z. Egysz�val olyan �rz�keny, hogy csak j�t�knak j� - igaz, annak nem rossz, el�g k�l�n�s, hihetetlen �rz�s ugyanis l�tni a lebegõ t�rgyat, �s v�gigh�zni a kez�nket alatta, az agy szinte el sem akarja hinni. �rdekess�g viszont, hogy manaps�g a fizikusok haszn�lnak hasonl� elven mûk�dõ r�szecskecsapd�kat, amik p�rgettyûk helyett m�gneses momentummal rendelkezõ r�szecsk�ket tartanak fogva.

Egy harmadik eset, amire nem �rv�nyes az Earnshaw-t�tel, ha diam�gneses anyagokat haszn�lunk. J�, de mik azok? A h�tk�znapi �letben legfeljebb k�tfel� szoktuk osztani az anyagokat m�gneses szempontb�l: m�gneses vagy nem az. Pedig �sszet�tel�k �s szerkezet�k miatt rengeteg f�le m�don tudnak viselkedni. A h�rom legegyszerûbb t�pus a dia-, a para- �s a ferrom�gneses anyagok�. Sz�mos olyan anyag van, amelyekben az õket fel�p�tõ atomok eredendõen kicsiny m�gnestûk�nt viselkednek. Ha azonban az atomok teljesen rendezetlen�l, v�letlenszerû ir�nyban helyezkednek el, akkor ezek hat�sa semleges�ti egym�st, �s k�v�lrõl nem �szlel�nk semmit. Viszont ha k�lsõ m�gneses t�rbe helyezz�k az anyagot, akkor az - ak�r a r�dm�gnesek, vagy ahogy az ir�nytûk a F�ld m�gneses vonalai ment�n - az atomokat �gy igyekszik forgatni, hogy vele p�rhuzamos legyen a ter�k, �s ahogy �gy be�llnak p�rhuzamosan, erõs�teni fogj�k a k�lsõ teret. A folyamat persze f�gg a hõm�rs�klettõl: min�l melegebb van, az atomok ann�l jobban izegnek-mozognak, nem fognak teljesen engedelmeskedni a k�lsõ hat�snak. Az �gy viselkedõ anyagok a param�gnesek. Ilyen p�ld�ul a kr�m, a platina vagy az oxig�n. Hogyha (bizonyos hõm�rs�klet alatt) k�lsõ t�r n�lk�l is rendezõdnek, vagy legal�bbis amikor kikapcsoljuk, akkor is �gy maradnak az atomok, ferrom�gnesrõl besz�l�nk. A vason k�v�l ilyen p�ld�ul a nikkel �s a kobalt is. K�l�nf�le �tv�zetekbõl a megszokottn�l sokkalta erõsebb �lland� m�gnesek is k�sz�lnek, p�rsz�z vagy -ezer forint�rt b�rki szerezhet n�h�nyat, hogy azt�n n�h�ny �rtatlan tr�f�t k�vessen el vel�k, mint p�ld�ul �tteremben az asztal alatt h�zogatva az evõeszk�z�k megt�ncoltat�sa (figyelj�k meg a pinc�rek arc�t :)).

Nem kell medit�lni

Vannak m�gnesesen semleges molekul�kb�l vagy atomokb�l �ll� anyagok is. Ha ezekhez k�zel�t�nk egy m�gnest, akkor m�dosulni fognak az atomok elektronp�ly�i, a megv�ltozott p�ly�j� elektronok �rama pedig m�gneses teret kelt, m�ghozz� �ppen ellenkezõ ir�ny�t, kis m�rt�kben lerontva azt. Ezek a diam�gneses anyagok, amelyek teh�t �ppen ford�tva mûk�dnek, mint a param�gnesek. Val�j�ban ez az effektus minden anyagban hat, csak �szrevehetetlen�l gyenge. M�g a legerõsebb diam�gnesek - a bizmut vagy a pirolitikus grafit - is sok nagys�grenddel gyeng�bbek, mint a "hagyom�nyos" m�gnesek.

Kiv�telek a szupravezetõ anyagok. Ezek - m�s �rdekes tulajdons�gaik mellett - "t�k�letes" diam�gnesek, amelyek teljesen kiszor�tj�k magukb�l a m�gneses teret. Ezt kihaszn�lva szint�n el�rhetõ a stabil levit�ci�. A k�pen l�that� szum�birk�z� egy m�gneses lapon �ll, amely az alatta levõ (letakart) szupravezetõ felett lebeg. Ezt, b�r nem l�tszik a k�pen, a lepel alatt foly�kony nitrog�nnel hûtik, ugyanis a k�l�nleges tulajdons�g csak kb. m�nusz 200 fok alatt jelentkezik. Ez�rt kutatnak r�g�ta olyan �tv�zetek ut�n, amelyek szobahõm�rs�kleten is szupravezetõk.

Lebegõ b�ka

A diam�gneses levit�ci� az egyetlen, ahol nincsen vesztes�g, energiabefektet�s n�lk�l is v�gtelen ideig fenn�lhat a lebegõ �llapot, persze csak ha eltekint�nk a hût�sre ford�tott energi�t�l. No de haszn�lhatunk hagyom�nyos diam�gneses anyagokat is! Nos, a v�z is ilyen, �s az �lõl�nyek, mint tudjuk, jelentõs r�szben v�zbõl �llnak. Az im�nt, a szupravezetõkn�l haszn�ltn�l sz�zszor erõsebb, 10 Tesla erõss�gû, inhomog�n m�gneses t�rben m�r siker�lt v�zcseppeket, de gy�m�lcs�ket, sõt �llatokat (pl. b�k�t) is s�lytalan �llapotba hozni.

Ha nincs saj�t laborat�riumunk, egy m�sik, otthon is k�nnyen �sszerakhat� konfigur�ci�, a "diam�gnesesen stabiliz�lt levit�ci�". Itt erõs �lland� m�gnes biztos�tja az emelõerõt, a lebegtetni k�v�nt m�gneshez k�zel pedig, alatta �s f�l�tte egy-egy v�kony diam�gneses lapka van, amelyek tasz�t� hat�sa (b�rmely p�lusra) stabil egyens�lyt eredm�nyez. A www.scitoys.com c�men r�szletesen le�rj�k, hogyan bark�csolhatunk otthon magunk is ilyen �s hasonl� k�s�rleteket. Persze egy igazi fizikus az ujj�t haszn�lja diam�gnesnek. :-)

�s hogy mire j� mindez? M�gneses lebegtet�sû vonatokon k�v�l is elk�pzelhetõ hasznos alkalmaz�s. Egyik ilyen a m�gneses csap�gy. Ezekben a hagyom�nyos csap�gyakkal szemben nincsenek �rintkezõ felsz�nek, amik �gy nem is kopnak el, �s �lettartamuk szinte korl�tlan - r�ad�sul a s�rl�d�s hi�nya miatt az energiavesztes�g is minim�lis. Ezzel az energiat�rol�s egy szokatlan form�ja, a lendker�k is egyre piack�pessebb� fog v�lni. A v�kuumban lebegõ felp�rgetett lendker�k napokig, h�napokig t�rolhatja az energi�t forg�si energia form�j�ban, ugyanakkor sz�ks�g eset�n sokkal gyorsabban kinyerhetõ belõle, mint k�l�nf�le k�miai telepekbõl, akkumul�torokb�l - mindez nagyobb �lettartam �s v�gtelen �jrat�lthetõs�g mellett, b�rmif�le k�rnyezetszennyez�s n�lk�l! R�ad�sul egys�gnyi t�megre sokkal t�bb energia jut, egyed�l az anyag szak�t�szil�rds�ga szab hat�rt a sebess�gnek. P�ld�ul 20 cm �tm�rõjû kompozit mûanyag lendker�kkel sz�zezer feletti fordulatsz�mot �rtek el.

Biztos sok egy�b praktikus alkalmaz�sa k�pzelhetõ m�g el a levit�ci�nak, de ezt m�r r�tok b�zom, sok sikert �s j� feltal�l�st!