超伝導磁気浮上懸垂模型の製作(物理工学系 高重正明)

Print Friendly, PDF & Email

超伝導磁気浮上懸垂模型の製作

整理番号:2016-001


高重先生-顔写真

研究者名: 高重 正明(Masaaki Takashige)
所  属: 理工学部 総合理工学科 物理学系 教授
専門分野: 物性物理学実験、電気電子材料、物理教育
キーワード: 超伝導 磁気浮上 科学教育

研究概要

超伝導とは、物質の電気抵抗が完全にゼロになる現象ですが、それ以外にもマイスナー効果注1)や磁束のピン止め効果注2)などと呼ばれる磁場と関わった現象が知られています。これらを利用すると、永久磁石で作った軌道上で超伝導体を無接触で走行させることができます。軌道配置を工夫して周回や背面走行を行うことも可能で、意外感を演出することで、超伝導現象の魅力を紹介する物理教育の教材にできます。
下図は一例で、全長約6メートルのネオジム鉄ホウ素磁石で作った周回軌道を、液体窒素で冷却した超伝導体が走行するジオラマでありオープンキャンパスなどで公開しています。

高重先生-シーズ写真

超伝導磁気浮上懸垂模型

走行体はイットリウム系酸化物超伝導体をガーゼや発泡スチロールシートで保冷したものを使用し、ガス吹き付けによる加速装置を装備しています。一度の冷却で10周以上周回走行します。これ以外にも、分岐点を含んだ軌道やリニアモータを利用した加速装置も製作した実績があり、この種の模型製作のノウハウを提供することも可能です。また浮上や懸垂の原理の解説も含めて走行シーン収録のDVDも貸し出し可能です。

注1):超伝導体内部の正味の磁束密度をゼロにする現象、完全反磁性ともいう
注2):磁束が超伝導体の内部にあるひずみや不純物などの常伝導部分に捕らえられ、ピンで止めたように動かなくなる現象

応用例・用途

  • 科学教育関係の行事等でのデモンストレーションに参加することで、先端科学技術の知識普及活動に貢献することが期待できます。

研究設備

  • 超伝導磁気浮上懸垂走行装置
  • 低温電気物性測定装置(共同利用)
  • チョクラルスキー結晶育成装置(共同利用)