Техника - молодёжи 1945-06, страница 25

Магнитное поле свободно пронизывает оловянный шарик, помещенный между полюсами электромагнита (верхний рисунок). Но если шарик перешел в сверхпроводящее состояние, то он «выталкивает» из себя поле. Силовые линии обтекают шарик» словно струи воды (нижний рисунок).

свойства? Физики потратили много труда на розыски таких сил.

Одну из них мы уже видели. Это магнитное поле. Достигнув определенной величины, оно проникает в сверхпроводник и делает металл снова нормальным. Но в тончайший слой на по-1верхности сверхпроводника магнитное поле всегда проникает, как бы слабо оно ни было. Что, если теперь взять очень тоненький листик металла, не толще, чем глубина проникновения? Можно думать, что подобный листик вряд ли будет сверхпроводящим* Не явится ли такое уменьшение размера еще одной причиной, могущей разрушить сверхпроводимость?

Этот вопрос долгое время привлекал внимание ученых. В лабораториях Англии и Канады многие физики стали приготовлять такие тончайшие слои металла. Это нелегкая задача. Подумать только — изготовить пластинку толщиною в одйу стотысячную долю сантиметра! Это кажется,-на первый взгляд, совершенно невозможным. Но современное лабораторное искусство столь велико, что даже такая задача была в конце концов решена.

Правда, металлические шюшш, которые удалось изготовить в заграничных лабораториях, мало годились для исследований сверхпроводимости. Недостаточно, чтобы такая пленка была очень тонкой. Нужно еще, чтобы ее толщина везде была одинакова, а этого не удавалось достичь. Кроме того, пленки должны быть исключительно чистыми, а они часто получались с примесью других элементов. Вот почему результаты, полученные в опытах с подобными пленками заграничными учеными, не признаются сейчас достоверными.

Только (в Москве в» 1940 году были удачно разрешены все эти трудности. Это, удалось в Институте физических проблем профессору А. И. Шальнико-ву. Расскажем вкратце о том, как он это сделал.

Шальников изготовлял для изучения сверхпроводимости тончайшие оловянные слои, Сначала о» укреплял крохотный кусочек олова на вольфрамовой проволочке и помещал его в особый стеклянный баллончик. Из баллончика откачивался воздух до давления & 100 тысяч раз меньше атмосферного.

Потом баллончик опускался в чюлр для жидкого гелия. После наливания; гелия через вольфрамовую проволочку пропускался электрический ток. От этого оловянный¹ кусочек нагревался, и олово начинало испаряться. Атомы олова долетали до стеклянной пластинки внутри баллончика и покрывали ее ровным слоем.» При этом слой получался ровным лишь потому, что пластинка омывалась снаружи жидким гелием и была вследствие этого весьма холодна. Атом олова, долетевший до такой холодной пластинки, сразу «застывал» на месте своего попадания. Если бы такое испарение олова вести на теплою пластинку, то атомы, попавшие *на нее, стали бы «ползать» по ней, собираться в отдельные кучки, и слой получился бы неравномерный по толщине.

Много других остроумных ухищрений было сделано Шальниковым, чтобы изготовить возможно лучшие пленки, и результат был поразительный. Самые тонкие из них имели толщину всего лишь в одну полумиллионную долю сантиметра! Можно нагляднее представить себе эту ничтожную величину, если сообразить, что на такой длине можно уложить друг за другом всего лишь 15 атомов олова.

После получения каждой такой пленки Шальников исследовал ее сверхпроводимость. Им был получен при этом замечательный результат: вопреки всяким предположениям даже самые тончайшие ₄ пленки делались при достаточном охлаждении сверхпроводящими. Невиданное уменьшение размеров не принесло ожидаемого эффекта, не уничтожило сверхпроводимость. Более того, сверхпроводимость таких тонких пленок оказалась даже особенно устойчивой. Для ее разрушения нужны были гораздо более высокие магнитные поля, чем в случае обычного металла.

Неизвестно пока, почему это так. Но ясно одно: изменения в металле, когда он становится сверхпроводником, столь глубоки изначительны, что они сохраняются даже при самых малых количествах металла. Но природа этих коренных изменений остается загадкой. Различные гипотезы, пытавшиеся объяснить механизм сверхпроводимости, пока не имели успеха.

Но те общие свойства сверхпроводников, которые не требуют знания этого механизма, объяснены очень успешно. В особенности хорошо изучены и поняты все магнитные явления.

Расскажем в заключение о последних открытиях в этой области.

ПРОМЕЖУТОЧНОЕ СОСТОЯНИЕ

Магнитное поле разрушает сверхпроводимость металла, когда достигает некоторого «критического» значения. Но оказывается, что это разрушение происходит не сразу: металл сначала переходит в особое, «промежуточное» состояние и только потом, по мере дальнейшего увеличения поля, — в нормаль- ' ное. » .

Промежуточное состояние не есть ка-кое-то совершенно особое, третье состояние, с новыми свойствами. Это смесь сверхпроводящего и нормального металла. Английский физик Лондон лет десять назад первый предположил, что когда металл переходит в промежуточное состояние, то он становится чем-то вроде слоистого пирога из сверхпроводящих и нормальных слоев. Лондон думал, что это,должны быть очень тонкие слои. В начале возникновения промежуточного состояния больше всего сверхпроводящих слоев, в конце, на* оборот, — нормальных.

Таковы были идеи английского финика. Но ни развить их дальше, ни доказать их он не смог.

Лишь совсем недавно это удалось •сделать» в Москве, © Институте физических проблем Академии; наук, нашим физикам Л. Д. Ландау и А. И. Шаль-никову.

Эти ученые — представители двух сторон современной физики — опыта н теории. Их способы открытия новых законов природы неодинаковы, их склонности глубоко различны. Вот почему, взаимно помогдя друг другу, они шли к одной цели двумя параллельными, но все же иными путями.

Поясним сказанное. Шальников — физнк-экспериментатор. Он — творец новых опытов. В его мозгу рождаются идеи тонких наблюдений, смелых экспериментов, точных измерений. Его орудия — лабораторные приборы, и он владеет ими в совершенстве. Он работает в таком институте, что у него на службе все богатство и мощь современной лабораторной техники. С ее помощью приходят к нему открытия*

Как это происходит? Вначале это длинные колонки цифр в рабочем журнале, набросанные карандашом диаграммы, поспешные записи на полях, фотографии. Шаг за шагом наводится порядок в этом изобилии материала. Идет неустанная творческая работа мозга... Все ненужное отсеивается, все постороннее вырывается с корнем, и с каждым днем ядро открытия становится все более явственным. Один опыт сменяет другой, меняются условия, испытываются все возможности. Придирчиво ставятся контрольные опыты— исследование близится к завершению. Это значит, что скоро появится в печати очередная работа ученого: несколько листиков в специальном журнале — скромный отчет о большом труде.

Ландау — физик-теоретик. Его рабочая обстановка вряд ли поразит чье-нибудь воображение. Здесь нет сложных приборов, непонятных машин, невиданных приспособлений. Его орудия— книги, перо и бумага. Но какая' у него сложная, какая напряженная работа! Он должен владеть всеми знаниями мировой физики, -всем гигантским научным наследством многих поколений ученых. Он должен быть в курсе всех ценных работ сегодняшнего дня. Это необходимое условие для воплощения его собственных творческих замыслов, ибо всякий научный труд — прежде всего труд коллективный. Мировая наука едина, и ученый,, оторванный от всего мира и делающий великие открытия в уединении своего кабинета или лаборатории, — лишь выдумка, плод не-

Промежуточное состояние металла — чередование нормальных и сверхпроводящих слоев. Вблизи поверхности металла слои разветвляются и перемешиваются.

23