Книга о том, как физики, проникнув в область температур вблизи абсолютного нуля, открыли замечательное свойство вещества — сверхпроводимость. В ней рассказывается о выдающемся достижении современной физики — высокотемпературной сверхпроводимости, о применении сверхпроводников в технике и промышленности, об ученых — творцах этой области науки.
ШТУРМ АБСОЛЮТНОГО НУЛЯ
Ранняя весна 1987 года несомненно войдет в грядущую летопись мировой науки как одна из наиболее ярких дат.
Представление о накале событий тех дней дает репортаж, опубликованный в одной из нью — йоркских газет в марте месяце того года:
«…Физики трех континентов предприняли атаку на один из нью — йоркских отелей, чтобы стать участниками созванной на скорую руку конференции…
Двери конференц — зала открыли в среду ранним вечером перед ревущей, блистающей всеми красками толпой, внезапно потерявшей свое профессорское достоинство. В течение трех минут она заполнила все 1200 мест для сидения, после чего еще около 1000 физиков набились в проходы между рядами и заняли места у простенков зала. Сотни других сражались у дверей за право войти.
Заседание продолжалось до трех часов ночи. Доклады транслировались по телемониторам, расположенным по гостиничным коридорам, около которых сгруппировались не попавшие на заседание ученые… Даже после официального закрытия обсуждение продолжалось до шести часов утра…
1. Почему «обидели» температуру? Ошибка Фаренгейта. Порядок и беспорядок. Когда путь вниз труднее подъема. Ледяной кипяток. Существуют ли на Земле «холодные жидкости»?
Длину мы измеряем в метрах, массу — в граммах, время в секундах, а температуру в градусах.
Расстояние между городами исчисляется в десятках и сотнях километров, высота здания в метрах, а межатомные расстояния в стомиллионных долях сантиметра. Но во всех случаях эти величины положительные.
Выпуск продукции промышленных предприятий планируется в тоннах, в повседневной жизни мы имеем дело с килограммами и граммами. А для того чтобы выразить в граммах массу мельчайшей материальной частицы электрона, мы после запятой, перед первой значащей цифрой, должны написать 26 нулей. И все же это величина положительная.
И если вы прочтете в задачнике, что «расстояние между пунктом А и пунктом Б равно минус 5 метров», то сразу догадаетесь, что знак «минус» здесь опечатка.
2. Читатель узнает, что и пенсы могут служить науке. Что скрывалось за «грязью» в сосуде. Две тысячи метров под водой. Последствие одной аварии. Привидение, которое не возвращается.
Одним из первых вступил на долгий и тернистый путь, ведущий к абсолютному нулю температуры, Майкл Фарадей.
Это имя известно школьникам из учебника физики.
Фарадей — автор выдающихся открытий в области электричества и магнетизма — является одним из основоположников современной электротехники.
3. «Призрак» превращается в реальность. Скрипка Дьюара. Сюрприз на финишной прямой. Последняя крепость взята! Окно в мир сверхпроводимости.
Зыгмунт Флоренты Вроблевский родился в 1845 году в городе Гродно. Окончив гимназию с серебряной медалью, он поступил в 1862 году на физико — математический факультет Киевского университета.
В 1863 году за участие в политической деятельности восемнадцатилетний студент подвергается аресту. Вроблевский проводит шестнадцать месяцев в тюремных застенках Гродно и Вильно, откуда его гонят по этапу в ссылку в город Томск.
Только в 1869 году, амнистированный по «высочайшему манифесту», Вроблевский смог вернуться домой.
Стремясь получить научное образование, опальный студент едет в Германию.
4. Как измерить «ничего». Вечное движение. Привередливые сверхпроводники. «Гроб Магомета». Заколдованный круг.
Мы говорим, что сверхпроводимость характеризуется исчезновением электрического сопротивления. Но если сопротивление «исчезает», то как его измерить?
Физики на слово не верят. Между тем каждый, даже самый точный физический прибор обладает некоторой погрешностью измерения. Если, к примеру, стрелка амперметра, включенного в электрическую цепь, стоит на нуле, то не спешите делать вывод, что в цепи нет никакого электрического тока. Вы можете только сказать, что ток в цепи не превышает некоторую, пусть очень малую величину, определяемую чувствительностью прибора (эта величина обычно указывается в паспорте прибора).
Каким же образом Камерлинг — Оннесу удалось измерить исчезновение электрического сопротивления?
Оннес изготовил катушку из свинцового провода и поместил ее в сосуд Дьюара, заполненный жидким гелием. Катушка охладилась до сверхпроводящего состояния. Она была подключена через первый ключ к электрической батарее, а с помощью второго, сверхпроводящего ключа катушку можно было замыкать накоротко. В начале эксперимента первый ключ был замкнут, а второй разомкнут. При этом ток, возбуждаемый батареей, проходил через катушку, создавая вокруг нее магнитное поле. Под влиянием этого поля отклонялась стрелка магнитного компаса, расположенного вне сосуда Дьюара. Затем второй ключ замыкался, а первый размыкался. Таким образом, свинцовая обмотка оказалась замкнутой накоротко. Однако стрелка компаса оставалась отклоненной, показывая, что ток все еще протекал через обмотку, хотя она теперь от батареи не питалась.
