100 великих научных открытий (Авторов) - страница 168

В 1908 г. голландскому физику Хейке Камерлинг-Оннесу (1853–1926) удалось сжижить гелий — для этого понадобилось сначала охладить газ в кипящем жидком водороде до ‒230 °C, а затем пропустить через узкую трубку под высоким давлением. Далее начались эксперименты, целью которых было выяснить: насколько сопротивление металлов зависит от температуры? Поочередно помещая проводки из золота и платины в криостат с жидким кислородом, водородом, азотом, гелием и пропуская через них ток, ученый понял: чем холоднее окружающая среда, тем ниже сопротивление проводника. Затем он заменил металлические проволоки ртутью, и в гелии ее сопротивление почему-то исчезло вовсе. Хейке подумал было, что в криостате случилось короткое замыкание — то есть две точки цепи с разницей в напряжении случайно соединились, вызвав резкое падение сопротивления и скачок силы тока. Ученый проделывал эксперимент еще и еще, даже взял другую емкость для ртути — не в форме U, а в форме W. Все зря! Замеры показывали полное отсутствие сопротивления.

Причину данного явления Хейке узнал не сразу — и то лишь благодаря халатности своего помощника-студента. В обязанности молодого человека входило следить за тем, чтобы давление в криостате с гелием всегда было ниже атмосферного. (Камерлинг-Оннес создал такие условия потому, что добыча и очистка гелия была очень затратным удовольствием, а малейшее повреждение сосуда, куда его закачивали, при обычном давлении привело бы к испарению газа.) Но во время одного из экспериментов уставший студент уснул, и вскоре гальванометр показал, что сопротивление ртути растет. Коллега Хейке, проводивший измерения, поспешил проверить состояние криостата и обнаружил, что по недосмотру помощника давление и, соответственно, температура в камере повысились. Тогда-то ученым и открылась истина: сверхпроводимость ртути связана с низкой температурой гелия. Температура кипения жидкого гелия составляет ‒268,95 °C, что всего на 4° выше абсолютного нуля, а ртуть из проводника превращается в сверхпроводник при ‒269 °C — именно при такой температуре ее кристаллическая решетка перестает создавать помехи свободному движению электронов.

Объяснить происходящее Хейке не смог, и лишь двадцать лет спустя изучение явления сверхвысокой проводимости перешло на новый этап. В 1933 г. немецкие физики В. Мейсснер и Р. Оксенфельд опытным путем установили, что сверхпроводники, в отличие от проводников, словно выталкивают из себя магнитное поле. Данный эффект, названный в честь самого Мейсснера, возникал, например, тогда, когда магнит помещался над оловянной или свинцовой чашей, охлажденной до отметки ниже переходной от проводника к сверхпроводнику. Поле магнита направлялось на чашу, и в ней возникали мгновенные индуктивные токи, создающие новое магнитное поле, направленное против первоначального. Потому магнит не падал в чашу, а парил над ней «в невесомости». (Неофициальное название этого явления — «гроб Магомета» — возникло благодаря легенде о том, что гроб великого пророка левитировал.)