"Александр Исаакович Китайгородский. Проблема № 2" - читать интересную книгу автора

Но почему же о технических возможностях сверхпроводимости стали
задумываться лишь в последнее время?
Скорее всего это объясняется тем, что более или менее законченная ее
теория была дана лишь в 1957 году. До тех пор специалисты без особых
раздумий относили явление к "причудам" природы при "неземном" космическом
холоде. Разумеется, они перепробовали огромное количество металлов и сплавов
в надежде найти среди них такие, которые переходили бы в сверхпроводящее
состояние при более высоких температурах. Однако все эти попытки остались
безуспешными. 10-20 °К - вот чего удалось добиться в течение многолетних
изысканий.
Вполне естественно, что в поисках сверхпроводников исследователи
ограничивались исключительно металлами и металлическими сплавами. Логика
очевидна: ведь они лучшие проводники электрического тока. После же того, как
теория, кстати, весьма хитроумная (не случайно же между открытием факта и
его объяснением прошел столь длительный срок!), была найдена, специалисты
постепенно стали задавать себе такой вопрос: "А, собственно, почему
сверхпроводники надо искать в классе металлов? Ведь сверхпроводящее
состояние ничуть не похоже на обычное проводящее..."
Теперь я сделаю робкую попытку объяснить, нет, пожалуй, лишь намекнуть
читателю, в чем заключается различие между сверхпроводящим и проводящим
состояниями твердых тел.
Лекторы знают: если желаешь быть понятым, то строй свой рассказ так,
чтобы, по крайней мере, половина сведений, которые ты сообщаешь аудитории,
была ей известна. Я надеюсь, что к этой половине относятся следующие
утверждения. Атом представляет собой положительно заряженное ядро,
окруженное отрицательными электронами. Из них внешние отрываются от него с
наименьшими усилиями. Особенность металла в том, что его атомы отдают часть
внешних электронов в общее пользование. Эти обобщенные электроны называют
иногда электронным газом. В нормальном состоянии они ведут себя как
индивидуалисты: беспорядочно мечутся среди атомов. Когда провод подключен к
сети, аккумулятору или батарейке, толпа электронов начинает перемещаться
вдоль него. Но хаотичность движения сохраняется: электроны наталкиваются на
атомы, мешают друг другу. В этом и заключается причина электрического
сопротивления. Чем выше температура, тем больше беспорядок, царящий внутри
металла, тем значительнее сопротивление.
Еще в XIX веке было установлено, что в мире атомов существуют две
противоположные тенденции: стремление к беспорядку, который возникает
благодаря тепловому движению - неотъемлемому свойству материи, и стремление
к упорядоченному расположению и движению частиц, которому соответствует
наибольшая устойчивость. По последней причине газ при снижении температуры
сгущается в жидкость, а жидкость затвердевает в кристалл - идеал порядка:
атомы расположены на одинаковых расстояниях друг от друга, а движения их
согласованы и напоминают морские волны.
Теория сверхпроводимости показала, что подобные две тенденции имеют
отношение и к перемещению электронов. Когда температура достигает некоторого
критического значения, часть электронов начинает выстраиваться в ряды и
двигаться в такт. По мере понижения температуры беспорядочная толпа
электронов редеет, и один за одним "индивидуалисты" подстраиваются к
"маршевым ротам". Соразмеряя свой "шаг" с движениями окружающих их атомов и
несвободных электронов, "роты" делают бросок вдоль проводника без