Техника - молодёжи 1987-07, страница 4

Добродушному Деду Морозу, или Санта-Клаусу, как его называют на Западе, радуются все дети, потому что он приносит им подарки. В 1987 году больше всего оснований для радости, пожалуй, у физиков. И наш Дед Мороз, и Санта-Клаус, изображения которых обычно украшают стены лабораторий, где ведутся исследования при низких температурах, одарили ученых ценнейшим открытием высокотемпературной сверхпроводимости, сулящей настоящую революцию во многих областях науки и техники.

Сверхпроводимость волновала научную общественность еще со времен открытия этого явления в далеком 1911 году голландским физиком Камерлингом-Оннесом. Исследуя сопротивление ртути при очень низких температурах, близких к абсолютному нулю, он вдруг обнаружил, что сопротивление электрическому току исчезло. Ток шел без потерь! Это было похоже на какой-то цирковой фокус, напоминало нечто вроде «вечного двигателя».

Ничто так не волнует, не будоражит воображение, как прикосновение к тайне. Лучшие умы наперегонки стараются разгадать ее, понять, что за «кроссворд» преподнесла им природа.

Над очередным «кроссвордом» специалисты в области физики твердого тела бились необычайно долго по меркам науки нашего века — целых 46 лет. Лишь в 1957 году появилась теория Дж.Бардина, Л. Купера и Дж. Шриффера, Н. Боголюбова, в которой объяснялась микроскопическая теория сверхпроводимости.

Как оказалось, электроны в некоторых материалах могут как бы слипаться и, образуя пары, приобретать своего рода сверхтекучесть. На первый взгляд кажется удивительным, что электроны могут притягиваться друг к другу. Ведь со школьных времен мы знаем, что одноименно заряженные частицы отталкиваются. Да, в вакууме так и было бы. Но в сверхпроводниках электроны текут не в вакууме, а сквозь кристаллическую решетку, где имеются положительно заряженные ионы. Электрон притягивает их и следует мимо, а в его «кильватерной струе» остается избыток положительного заряда, который притягивает следующий электрон. Так в кристаллической решетке создается своеобразная «тяга» для электронов, а это

и есть электрический ток. И, возникнув в замкнутом сверхпроводящем кольце, он в принципе может циркулировать в нем, не затухая сотни, тысячи, миллионы лет.

Не будем вдаваться сейчас в другие теоретические объяснения явления сверхпроводимости, где огромную роль сыграли и работы советских физиков. Отметим лишь, что теории сверхпроводимости, к сожалению, мало помогали экспериментаторам.

Главная беда была в том, что требуются очень низкие температуры, чтобы поддерживать это необычное состояние. Чуть нагрей сверхпроводник выше определенной критической температуры, он потеряет свои волшебные свойства и сразу превратится в обычный материал с определенным сопротивлением электрическому току.

Камерлинг-Оннес обнаружил сверхпроводимость при температуре 4,1 К, которую можно было получить при охлаждении жидким гелием. В 1913 году была открыта сверхпроводимость свинца, для которого критическая температура сверхпроводящего перехода уже 7,2 К. Появилась надежда, что удастся найти и более «высокотемпературные» сверхпроводники.

Были испытаны тысячи материалов, но к 1973 году экспериментаторы «доползли» до рекордной температуры всего лишь 22 К, полученной на соединении ниобия и германия. В обиход вошел полушуточный «Закон Маттиаса» (это был довольно известный американский физик-экспериментатор), который предсказывал рост критической температуры сверхпроводимости на 3 градуса за десять лет.

Но подлинных энтузиастов сломить было непросто. В 1964 году американский физик Б. Литтл высказал мысль, что высокотемпературная сверхпроводимость может существовать в некоторых материалах полимерного типа, состоящих из длинных проводящих «цепочек». Советский академик В. Л. Гинзбург предложил вести поиск в структурах типа «сэндвичей» — тонких металлических пленках, «зажатых» с двух сторон диэлектриками. В моем архиве сохранилась подаренная им статья на эту тему, опубликованная в октябре 1964 года в голландском журнале «Физике леттерс». Из дарственной надписи видно, что сам автор рассматривал свою структуру скорее всего как чисто теоретическую модель. «Может быть, это вый-

СЕНСАЦИИ НАШИХ ДНЕЙ

дет, но шума не будет — и хорошо!» — написал Виталий Лазаревич.

Шума действительно не было. Несмотря на все усилия экспериментаторов, обнаружить высокотемпературную сверхпроводимость не удавалось ни в каких структурах и материалах. Многие, даже Б. Литтл, стали считать, что она, видимо, невозможна.

И надо отдать должное В. Л. Гинзбургу, который держался дольше всех, чем лишний раз показал, что в вопросах науки мнение единиц бывает гораздо ценнее мнения тысяч.

В 1977 году под его редакцией, а также Д. А. Киржница, у нас была издана единственная пока в мире монография «Проблема высокотемпературной сверхпроводимости».

Сегодня мне хочется процитировать слова Виталия Лазаревича, написанные им еще в 1969 году: «...подлинного успеха, если он даже достижим в принципе, быть может, и нельзя добиться, пока капризная «научная мода» не поможет сконцентрировать на вопросе о высокотемпературной сверхпроводимости достаточное внимание».

И вот теперь для него «праздник души» — не просто мода, а самый настоящий «бум» сейчас охватил

ПРОРЫВ в

Академик В. Л. ГИНЗБУРГ на семинаре в ФИАНе.

Перо самописца фиксирует потерю проводимости у образца при 250 К. Н а с н и м-к е: физики-экспериментаторы ФИАНа м. н. с. О. ИВАНЕНКО, к. ф.-м. н. К. МИ-ЦЕН, заведующий лабораторией А. ГОЛО-ВАШКИН (справа).

2