Юный техник 1983-03, страница 11

одинаково. Тепловое движение их молекул уменьшается, и они переходят сначала в жидкое состояние, а потом и вовсе превращаются в лед.

Поначалу так же вел себя и гелий. Когда его охладили в сосуде Дьюара до температуры около 4 градусов Кельвина, он послушно сжижился, но когда температуру опустили до 2,2 градуса, вместо того чтобы затвердеть, гелий приобрел сверхтекучесть — словно молоко, убегающее из кастрюли, он ринулся из сосуда сквозь щель размером в доли микрона. Причем давления, которое выжимало бы гелий наружу, не было!

Природу сверхтекучести объяснил академик Л. Д. Ландау. По разработанной им теории, при столь низких температурах не всем атомам гелия хватает квантов тепла. Как известно, тепловая энергия, как и любая другая, передается крошечными порциями-квантами, своеобразной разменной монетой микромира. Так вот, «квантов-монеток» хватило не всем атомам. И те из них, что остались «неимущими», оказались как бы при температуре абсолютного нуля. Ну а при нуле градусов любое вещество полностью теряет свойства, в том числе и вязкость.

Эти атомы и стали двигаться сквозь ничтожную щель без всякого сопротивления. А так как вынуждающего к зтому внешнего давления не было, стало ясно, что это не просто атомы, а атомы-волны.

А как превратить жидкость с такими атомами в твердое вещество? Да, конечно же, охладив еще сильнее. Этим и занялись сотрудники Института физических проблем АН СССР, которым руководит П. Л. Капица.

Температуру гелия понизили до 1,5 градуса Кельвина, но льдом он не стал.

Пришлось усложнять эксперимент.

Стеклянную ампулу с гелием

окружили теплоизоляцией и поместили в жидкий азот. Оказалось, что зтого мало. Достаточно было просто пройти мимо установки, как температура гелия поднялась — ничтожная энергия сотрясений пола передалась гелию.

Установку поставили на виброзащитный фундамент. Помогло — температуру удалось несколько понизить, но меньше, чем предполагали. В ампулу откуда-то поступало лишнее тепло. Не сразу, но разобрались откуда. Гелий подогревали... радиоволны. Как ни слабы они были, а в области низких температур их влияние оказалось заметным. Даже звуки обычных разговоров мешали эксперименту! Пришлось экранировать помещение от всех видов электрических помех, во время экспериментов помалкивать или говорить шепотом.

И все же гелий не хотел замерзать! Оставалось последнее средство — поднять давление. Пользуясь этим «приемом», физики получали даже лед с температурой кипящей воды. И на этот раз метод не подвел.

В ампулу сквозь капилляр стали подкачивать жидкий гелий — здесь сверхтекучесть, кстати, сыграла на руку ученым. И при давлении около двадцати пяти атмосфер в ампуле — ее содержимое было видно сквозь прозрачное окошко установки — возник зыбкий кристалл.

Часть работы была сделана. Но как проверить, квантовый это кристалл или обычный лед? Ведь наблюдать надо за атомами!

Физики решили применить метод, носящий название ЯМР — ядерный магнитный резонанс. Чтобы понять его суть, вспомним еще раз о горке. Только на этот раз пусть зто будет высокая обычная, земная гора. А шарик используем как маятник. Подвесим его на нитку, качнем и полезем в гору.

Добравшись до вершины, мы

9