Тарас Молотилин

редактор

8 апреля 1911 года Хейке Каммерлинг-Оннес открыл сверхпроводимость

Открытие сверхпроводимости стало одним из первых крупных прорывов в физике низких температур. В 1908 году Хейке Каммерлинг-Оннес впервые получил жидкий гелий, за что был удостоин Нобелевской премии. Спусти три года он использовал свое открытие для охлаждения ртути до рекордно низкой температуры.

Ученый измерял сопротивление охлажденного металла в зависимости от температуры. При прохождении отметки 4.2 Кельвина сопротивление упало до значения, которое было меньше чувствительности прибора. В своем лабораторном журнале Каммерлинг-Оннес написал, что сопротивление ртути уменьшилось «практически до нуля». Прошло еще полвека, прежде чем научное сообщество окончательно согласилось, что слово «практически» было лишним: в сверхпроводниках сопротивление отсутствует.

Помимо нулевого сопротивления сверхпроводники обладали еще одним уникальным свойством: они «выталкивали» из себя магнитное поле, то есть силовые линии магнитного поля огибали металл в сверхпроводящем состоянии. Это явление получило название эффекта Мейснера и объяснялось существованием круговых токов вдоль поверхности сверхпроводника, создающих компенсирующее магнитное поле. За счет этого эффекта сверхпроводящие материалы могут «левитировать» в магнитном поле.

Впоследствии были открыты новые классы сверхпроводящих веществ: сверхпроводники II рода, которые пропускали магнитное поле сквозь себя, окружая его электронными вихрями; органические сверхпроводники; а также высокотемпературные сверхпроводники, в которых критическая температура превышает 130 кельвинов. Высокотемпературная сверхпроводимость до сих пор остается нерешенной задачей для теоретиков.

Низкотемпературная сверхпроводимость получила теоретическое объяснение. В случае металлов большим прорывом стали работы Ландау-Гинзбурга. Их теория давало феноменологическое описание сверхпроводимости, но не объясняла до конца природу ее возникновения. Дальнейшим развитием стала теория Джона Бардина, Леона Купера и Джона Шриффер. В ее рамках сверхпроводимость металлов объясняется при помощи концепции «куперовских пар»: двух электронов с противоположными спинамами, объединившихся в своеобразный «бозон». Для бозонов объяснение сверхпроводимости следует уже из теории Ландау-Гинзбурга. За свою работу Бардин, Купер и Шриффер получили Нобелевскую премию по физике в 1972 году.

Ранее в этом блоге

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.