МОЯ ТВОРЧЕСКАЯ ЛАБОРАТОРИЯ " Каждая цивилизация в определенном возрасте имеет возможность возвысить, или разрушить себя. Если делается выбор в пользу возвышения, то возникает импульс, позволяющий появиться учениям об утерянных законах сущего". ( Высший разум, ченнелинг). М.И. Беляев © |
23.08.2018
То, что мы называем современной физикой, датируется XVI веком работами Галилея и Ньютона, которые заложили основу классической механики. Далее эта наука стала развиваться, появилась оптика, термодинамика. И, наконец, к концу XIX века была создана теория электромагнетизма, статистическая физика. И казалось, что здание построено, вся физика уже сделана. Было несколько маленьких темных пятен, которые превратились в современную физику XX века. Одним из предметов интереса ученыx того времени был вопрос о поведении сопротивления металлов в зависимости от того, сколько в них примесей. Были сторонники теории, что чистый металл имеет бесконечную проводимость, то есть проводит ток совершенно без сопротивления. А были сторонники, которые говорили, что все наоборот, он становится в этих условиях изолятором. Среди ученых, которые изучали этот вопрос, был Хейке Камерлинг-Оннес, голландский ученый и инженер. Это был человек, который первый сумел сжижить гелий.
Ученые в различных лабораториях мира стали искать другие сверхпроводники и нашли их в различных металлах и сплавах. К 1973 году был создан последний из классических сверхпроводников, рекордсмен, это был Nb3Ge (ниобий 3 германий) с критической температурой всего лишь 23 градуса Кельвина, то есть минус 250 градусов Цельсия. Не лучше было и с теорией. Явление сверхпроводимости было абсолютно загадочным, его никак не могли объяснить, и на протяжении более чем 20-ти лет не было никакой теории сверхпроводимости. Наконец, в 1933 году Майснер и Оксенфельд обнаружили еще одно фундаментальное свойство сверхпроводников: когда проводник, скажем цилиндрический, находится в сверхпроводящем состоянии, он полностью выталкивает из себя магнитное поле.
Мы знаем, что обычно металл пропускает через себя магнитное поле, он является либо диамагнетиком, либо легким парамагнетиком. Существуют ферромагнитные металлы, такие как железо, кобальт, но в них магнитное поле еще более усиливается. Сверхпроводник же является идеальным диамагнетиком, он полностью выталкивает из себя магнитное поле. У него есть возможность пускать по себе токи, и поэтому когда мы к нему прикладываем внешнее магнитное поле, он тут же устраивает по себе такой транспорт электрического тока, который внутри его объема своим магнитным полем компенсирует внешнее, и магнитное поле внутри сверхпроводника снова останется нолем. Вот это очень важное обстоятельство, которое называется эффект Майснера – Оксенфельда, дало толчок развитию теории. Братья Лондоны, два теоретика, в 1934 году написали уравнение Лондонов. Они придумали феноменологическую теорию. Слово феноменологическое значит «без глубокого понимания», феномен – это явление. Теория, которая умеет описывать явления описательным образом, но не понимает его глубокой сути, называется феноменологической теорией. Вот такую теорию написали браться Лондоны, которые фактически написали закон Ньютона для электронов и чуть-чуть электродинамики, но не сумели объяснить феномен Майснера. Эта теория существовала, но не удовлетворяла никого, люди пытались дальше понять, что происходит. И вот в конце 30-х годов в Москве Петр Капица открыл явление сверхтекучести. Сверхтекучесть – это нечто очень похожее на сверхпроводимость, только без заряда. Капица открыл, что как раз в этом самом жидком геле, если еще ниже спуститься по температуре до 2,18 градусов, начинаются чудеса, а именно, эта жидкость начинает протекать совершенно без вязкости через любые сколь угодно тонкие щели и капилляры. Это явление называлось сверхтекучестью. И вот, Лев Ландау, блестящий физик-теоретик в течение нескольких лет создал теорию текучести, где все основывалось на том, что атомы гелия являются так называемыми бозонами. Бывают элементарные частицы бозоны, а бывают фермионы. Бозоны любят жить вместе, а фермионы наоборот – терпеть не могут. Представьте себе, что вы заходите в троллейбус, как вы рассядетесь? Первый человек сядет на пустое кресло, второй тоже сядет на отдельное место. Люди ведут себя как фермионы и начнут подсаживаться только тогда, когда все остальные двойные сиденья будут содержать по одному человеку. А бозоны – это большая компания, в которой все сразу сядут вместе.
С гелием все хорошо получилось. Ландау написал теорию, но там атомы были бозонами, а электроны являются фермионами, и поэтому как их заставить находиться вместе, было совершенно непонятно.
В 1950-м году случилось важное для теории сверхпроводимости обстоятельство: кому-то пришло в голову, и мы можем даже сказать кому, померить зависимость критической температуры сверхпроводника, а именно ртути, от того, какой изотоп берется. То есть ртуть может содержать больше или меньше нейтронов и будут получаться Hg 198 (ртуть 198), Hg 200 (ртуть 200) и Hg 202 (ртуть 202). Оказалось, что критическая температура этих разных изотопов с очень похожими атомами – атомы те же самые, только ядра тяжелее или легче – температура сверхпроводящего перехода оказалась зависящей от номера изотопа. Вот это открыло людям глаза на то, что явление сверхпроводимости не является чисто электронным явлением, а как-то вовлечена решетка.
© Беляев М.И., "МИЛОГИЯ"
Сайт ЯВЛЯЕТСЯ ТВОРЧЕСКОЙ МАСТЕРСКОЙ АВТОРА, открытой для всех посетителей. Убедительная просьба сообщать о всех замеченных ошибках, некорректных формулировках. Книги " Основы милогии ", " Милогия " могут быть высланы в Ваш адрес наложенным платежом, e-mail: [email protected] |