Техника - молодёжи 1945-06, страница 23
Момент переливания жидкого кислорода из большого металлического дюара в маленький стеклянный. Кислород быстро охлаждает воздух, причем образуется туманное облако. не в состояний; измерить исчезнувшее сопротивление. Дальнейшее охлаждение уже ничего не меняет. Металл стал «свер^проао!»-дящим». Он снова станет нормальным, только если его температура опять подымется, будет выше критической. А до этого он—идеальный (проводник эле-«ктричества, сверхпроводник. Но так ли это? Может быть, маленькое, /совсем ничтожное сопротивление ©се же осталось? ^Нельзя аре упадет до нужной черты. Crqpt Можно измерять? сопротивление: ртутный столбик в капилляре теперь охладился до 3 градусов Кельвина. На середине прозрачной длинной шкалы перед глазами1 ученого горит яркая световая полоска. Это протянулся световой луч от зеркальца гальванометра. Нужно, чтобы луч всегда показывал на середину шкалы. Камерлинг-Оннес заранее ставит рукоятки потенциометра на известную ему цифру, полученную месяц назад, и. спокойно включает рубильник. Что такое? Светлая» черта на шкале стремительно рванулась налево, домчалась до самого края и пропала где-то в углу лаборатории. Озадаченный ученый торопливо вертит рукоятки, ставит их на все меньшие и меньшие цифры, но световая полоска все не возвращается на шкалу. Так был обнаружен неожиданный и удивительный факт: с новым, очень чувствительным прибором произошло то же самое?, что и с его более скромным предшественником. Он также показал самую маленькую цифру, «а какую только был способен. Это означало, что сопротивление ртути при! з градусах Кельвина, по крайней мере, в 10 ООО ООО раз меньше, чем при комнатной температуре! И такое поразительное падение сопротивления произошло, повидимому, как-то сразу, внезапно. Только что, при температуре 4,2 градуса Кельвина, оно было еще вполне измеримо, электрический ток протекал по ртутному столбику, как ему полагается, все было в порядке... А градусом ниже вдруг совершилось что-то совсем непонятное. Ток остался, но сопротивление или вовсе пропало, или сделалось исчезаю-ще-малым, словно остановились внезапно атомы ртути, тормозившие поток электронов, или электроны почему-то сделались невиданно «скользкими». Но нет, не могли остановиться, замереть атомы, это могло бы случиться только при абсолютном нуле. Может быть, с электронами произошло что-то особенное? Непонятно! * пытаться измерить таток? ли все этот по-же ос- В ПОГОНЕ ЗА ИСЧЕЗАЮЩЕ-МАЛЫМ Так думали первые исследователи сверхпроводимости. И вот на протяжении многих лет на криогенных1 лабораториях начинается увлекательная погоня за исчезаюхце-малым... Чтобы поймать этот неуловимый остаток сопротивления, если он действительно существует, надо увеличивать точность измерений, повышать, сколь возможно, чувствительность приборов. Через два года после открытия сверхпроводимости Камерлинг-Оннесу удалось еще в 1 ООО раз увеличить эту чувствительность. Но -и новый прибор, так же как и два (предыдущих, лишь показал свою минимальную цифру. Теперь можно было сказать, что сверхпроводящая ртуть имеет сопротивление, по крайней мере, в 10 миллиардов раз меньше, чем нормальная ртуть при комнатной температуре. Это было блестящим достижением электроизмерительной техники, но это был и ее предел. Большей чувствительности нельзя было достичь с помощью хотя бы самых усовершенствованных потенциометров. Чтобы перейти за этот количественный предел, надо было найти какой-то совершенно другой, качественно иной метод точного измерения. Этот метод был найден Камерлинг-Оннесом в самом явлении сверхпроводимости. К тому времени уже стало известно, что сверхпроводниками могут становиться, кроме ртути, еще олово и свинец, только при несколько других критических температурах. Из свинцовой проволоки легко изготовить тонкую проволочку, свернуть ее катушкой, а потом охладить так, что она станет сверхпроводящей. И вот голландскому физику пришла в голову блестящая мысль. Что, если в (подобной замкнутой катушке возбудить с помощью электромагнитной индукции электрический ток? Если у катушки действительно нет сопротивления, то однажды возбужденный электрический ток будет в ней кружиться без всяких препятствий как угодно долго, до тех пор, пока она останется сверхпроводящей. Если же у катушки есть хоть какое-нибудь сопротивление, тогда ток будет постепенно уменьшаться, затухать к- в конце концов исчезнет совсем. Вот как удалось! осуществить Камерлинг-Оннесу этот изящно задуманный опыт. Рядом с дюаром, в котором находилась сверхпроводящая катушка, он поместил маленькую магнитную стрелку. Как только в катушке был возбужден ток* стрелка сразу «почувствовала» его: она повернуласьи перестала указывать точно на север. Целые часы после этого изумленные сотрудники Лейденской лаборатории наблюдали за чудесной стрелкой. Не уменьшится ли хоть немного угол ее поворота, показывая этим постепенное затухание тока? Нет, стрелка не двигалась. Особый, «вечный» ток протекал в колечке, и крутились, крутились в нем электроны без помех, без столкновений. И лишь тогда, когда повысилась температура и свинцовая катушка снова стала нормальной, стрелка сразу дрогнула и стала на место. Ток исчез. Но, может быть, стрелка за это время опыта сместилась так мало, что этого просто никак нельзя было заметить? Камерлинг-Оннес высчитал ту точность, с которой он мог утверждать, что стрелка не двигалась. Из вычисления этого следовало, что сопротивление сверхпроводника не составляет и одной стомиллиардной доли нормального сопротивления. Еще в 10 раз меньше» еще один шаг в погоне за исчезающе-малым! Следующий шаг был сделан в 1924 году. Вместо катушки было взято сверхпроводящее кольцо. В него было вставлено другое колечко — подвижное. Поворачиваясь, оно указывало присутствие тока вместо упраздненной магнитной стрелки. Это еще в 10 раз •величило чувствительность измерения, 'еперь можно было говорить уже об одной биллионной доле нормального сопротивления... I1 Ъ Аппаратура для измерения малых сопротивлений. Вскоре выяснилось, что явление дейг ствительно происходит резким скачком при строго определенной температуре* Для ртути она1 оказалась равной 4,12 /градуса Кельвина, При этбй «критической» температуре сопротивление ртути резко падает, может быть и вовсе исчезает. Только что ртуть была обыкновенным проводником электричества, но миг—и она уже «сверхпроводник», и, видимо, даже самый точный прибор 21 |
