Техника - молодёжи 1992-01-02, страница 8

Панорама

ЛЕВИТАЦИЯ НА БЛЮДЕЧКЕ СО СВЕРХПРОВОДЯЩЕЙ КАЕМОЧКОЙ

В марте 1991 года авторитетный международный научный журнал «Нейчер» опубликовал сенсационный снимок. Директор токийской Исследовательской лаборатории сверхпроводимости С.Танака восседал на керамическом блюде. Но не это обстоятельство поразило читателёй. Между блюдом и поверхностью пс)ла отчетливо просматривался сантиметровый зазор. Масса директора вместе с постаментом (и подстилкой) достигала 120 кг, что, впрочем, не мешало им парить над землей!

Левитация — долгожданный результат серии опытов, проводимых компанией IBM со сверхпроводящими материалами. Зависали в воздухе клетки с лабораторными мышами, аквариум с рыбками. Все они были установлены на подставку из сверхпроводящего керамического материала, предварительно охлажденного жидким азотом. Подставка помещалась над проводником, по которому пропускали электрический ток. И в момент его появления керамическая тарелка взмывала вверх. Когда же в ней восстанавливалась прежняя температура, происходило приземление.

Такие фокусы с преодолением земного притяжения стали возможны благодаря эффекту сверхпроводимости (СП). Наш журнал неоднократно обращался к этой теме (последний раз в № 7 за 1987 год).

I

Холодно... теплее... теплее

Явление сверхпроводимости открыл в 1911 году голландский физик Хайке Камерлинг-Оннес. Оно характерно для ряда металлов и сплавов. При температурах, меньших критических (Т„_р), удельное электрическое сопротивление становилось исчезаю-ще малым. Правда, значения Т_нр привычными не назовешь: от десятых долей до нескольких градусов по шкале Кельвина—почти абсолютный холод! Работать в таком диапазоне температур нелегко. Но овчинка выделки стоит.

Об эффекте зависания в опытах IBM мы уже говорили. В перспективе это сулит создание высокоскоростных поездов и электромобилей, парящих над дорогой, роторов, вращающихся без .трения, идеальных подвесок и т.д.

Сегодня явление СП используется для получения чрезвычайно сильных магнитных полей (до 18 Тл). Если обмотка электромагнита изготовлена из сверхпроводника, то через нее можно пропустить ток огромной плотности, и, следовательно, создать магнитное поле такой напряженности, которую невозможно достичь традиционными методами.

Кроме того, на использовании явления СП основаны некоторые элементы памяти счетно-решающих устройств. По принципу разрушения СП-состояния магнитным полем работают переключатели современных ЭВМ. Сверхпроводящие магниты ис-

Игорь ЛАЛАЯНЦ,

наш спец. корр.,

Леонид ФЛЕЙШМАН,

кандидат физико-математических наук

пользуются для работы ускорителей элементарных частиц и термоядерных реакторов типаТОКАМАК. В медицине применяют квантовые интерферометры (СКВИДы), в качестве элементной базы приборов для магнитной энцефалографии мозга.

Главная проблема инженеров и исследователей сегодня — повышение температурного уровня СП-процесса. Уже удалось дойти до температур жидкого азота (минус 196°С) и даже выше (до минус 150°С). Но для того, чтобы сделать сверхпроводники действительно «теплыми» и «горячими», нужно знать, как они устроены.

Эстафета нобелевских лауреатов

Первооткрыватель сверхпроводимости Камерлинг-Оннес стал нобелевским лауреатом по физике в 1913 году. Через 20 лет немецкие ученые В.Мей-снер и Р.Оксенфельд обнаружили явление выталкивания магнитного поля

из проводника при его переходе в СП-состояние. Физики начали моделировать процессы, происходящие в сверхпроводниках лишь после второй мировой войны, когда подоспело время промышленного освоения электроники, криогенной техники, ядерной энергетики. Ближе всех к созданию теории сверхпроводимости подошел американский исследователь Леон Купер, удостоенный Нобелевской премии 1972 года по физике вместе с Дж.Бардиным и Дж.Шриффером за открытие, сделанное еще в 1957 году. Эффект Купера, вошедший во все учебники физики, объяснял появление CIl-свойств объединением свободных электронов в металле в пары (названные впоследствии куперовски-ми) в результате их притяжения, вызванного колебаниями кристаллической решетки.

Эстафету открытий подхватили ученые из Исследовательской лаборато-

Так выглядят спиральные структуры окис-ных керамических СП-пленок. Снимок с помощью микроскопа сделан в Лос-Аламосе.

6