La levitación en física es una posición estable de un objeto en un campo gravitacional sin contacto directo con otros objetos. Las condiciones necesarias para la levitación en este sentido son: (1) la presencia de una fuerza que compense la fuerza de gravedad , y (2) la presencia de una fuerza restauradora que asegure la estabilidad del objeto [1] .
Según el teorema de Earnshaw , que es una consecuencia directa de la ley de Gauss, la levitación de objetos estáticos en un campo electromagnético estático en el vacío es imposible. El teorema es aplicable no solo a cargas puntuales, sino también a cuerpos elásticos extendidos y dice que su suspensión libre en un campo electrostático, magnetostático y (o) gravitatorio siempre será inestable. El teorema de Earnshaw no se aplica a los diamagnetos , y tampoco en un campo electrostático a los cuerpos que tienen una constante dieléctrica menor que la del medio ambiente.
Sin embargo, en el campo alterno de una lente cuadripolar electrostática, es posible la levitación, por ejemplo, de granos de polvo cargados, aunque esto no asegura la estabilización de la posición de los granos de polvo a lo largo del eje de la lente, ya que el equilibrio en esta dirección es indiferente. El enfoque electrostático por un campo eléctrico alterno se utiliza para enfocar haces de partículas cargadas y es esencialmente similar al "péndulo Kapitsa" .
En marzo de 1991, la revista científica Nature publicó una fotografía interesante: en la imagen, el director del Laboratorio de Investigación de Superconductividad de Tokio, Don Tapscott, estaba de pie sobre un plato de material cerámico superconductor, y se veía claramente un pequeño espacio entre él y el superficie del piso La masa del director junto con el plato era de 120 kg, lo que no les impedía flotar sobre el suelo. Este fenómeno se explica por el efecto Meissner , que evita que el campo magnético penetre dentro o fuera de la muestra superconductora, pero el efecto de fijación de los vórtices de flujo magnético (vórtices de Abrikosov ) también juega un papel importante aquí. La razón de la estabilidad de un imán que levita se entiende fácilmente utilizando el método de la imagen congelada .
Un tipo de levitación en un fuerte campo magnético de un cuerpo que contiene un diamagnet, como el agua . Utiliza las propiedades diamagnéticas del agua que, bajo la influencia de un campo magnético externo, cambia un poco los parámetros del movimiento de electrones en sus moléculas, lo que conduce a la aparición de un campo magnético débil dirigido en dirección opuesta al original. El efecto de repulsión resultante le permite superar el efecto de la gravedad.
Este tipo de levitación se utilizó en experimentos con objetos vivos. En el curso de experimentos en un campo magnético externo con una inducción de alrededor de 17 T , se logró un estado suspendido de ranas y ratones [2] [3] .
La misma propiedad de los diamagnetos se puede usar a la inversa, de acuerdo con la tercera ley de Newton , ya sea para repeler un imán de un diamagneto o para estabilizar la levitación de un imán en un campo magnético. Por ejemplo, un experimento en el que un imán cuelga en un campo de 11 T entre el pulgar y el índice del investigador es efectivo [4] .