Альманах "Эврика"-84

Необычно ведут себя в этих полупроводниках и примеси. Некоторые из них уже при очень малой концентрации приводят к образованию дополнительных, так называемых примесных зон. Это создает очень своеобразную зависимость электропроводности от нагревания: при повышении температуры она сначала увеличивается, затем падает, а потом опять возрастает. Бесщелевые полупроводники демонстрируют также ряд удивительных свойств в магнитном поле и в инфракрасном излучении.

К полупроводникам такого рода примыкают вещества, у которых в обычном состоянии есть энергетическая щель. Однако ее можно «закрыть» путем внешнего воздействия. Это достигается изменением состава, как, например, в соединениях висмута с сурьмой, а также сжатием или приложением магнитного поля. В таких случаях говорят о бесщелевом состоянии.

Исследование веществ с малыми энергетическими щелями дало возможность обнаружить еще целый ряд новых состояний — так называемые экситонные фазы. Если из валентной зоны перевести один электрон в зону проводимости, то пустое место — «дырка» — в валентной зоне подобно положительному заряду. Вместе с электроном она может образовать заряженный комплекс — экситон, напоминающий атом водорода. При уменьшении энергетической щели могут создаться условия, когда экситоны начнут образовываться самопроизвольно — вещество переходит в экситонную фазу.

Исследования советских физиков показали, что в природе есть целый ряд веществ с необычными свойствами, которые можно объяснить, рассматривая их как экситонные фазы. Это так называемые полуметаллы — металлы с очень малым числом носителей тока и очень своеобразной кристаллической структурой и, по-видимому, ряд ферромагнетиков.

Однако было интересно убедиться не только в том, что экситонные фазы могут существовать, но и проследить переход в такое состояние. Теоретическая догадка получила экспериментальное подтверждение. Эти фазы были обнаружены у сплавов висмута с сурьмой при комбинированном воздействии сильных магнитных полей, давления и низких температур.

Эти исследования не только обогатили и расширили представления об энергетической структуре твердых тел, и указали новые пути получения материалов, которые будут иметь значительные и, возможно, весьма необычные с точки зрения сегодняшнего дня технические применения.

ПРАВОЕ И ЛЕВОЕ В МИРЕ АТОМОВ

Вот что рассказали академик С. Беляев, академик Б. Понтекорво и член-корреспондент АН СССР И. Гуревич.

До середины пятидесятых годов в физике существовала твердая уверенность в том, что описание явления не зависит от того, наблюдается ли оно непосредственно или в зеркале. Иными словами, правое и левое совершенно равноправны. Об этом говорят как о законе сохранения четности. Но уже в 1956 году было обнаружено несохранение четности в слабых взаимодействиях. Это можно считать одним из крупнейших открытий в физике нашего времени.

Здесь придется сделать маленькое отступление. Слабое взаимодействие можно описать как проявление сил, преобразующих пару одних частиц в другую пару частиц. Если суммарный электрический заряд таких пар отличен от нуля, говорят, что взаимодействие осуществляется через заряженные токи. Оно как раз и приводит к бета-распаду ядер. Если суммарный заряд пары равен нулю, говорят о взаимодействии, вызванном нейтральными токами.

Еще в 1959 году академик Я. Зельдович обратил внимание на то, что если нейтральные токи существуют, то должны возникать чрезвычайно малые эффекты несохранения четности в атомах. Затем поиски нейтральных токов оказались в центре внимания физики элементарных частиц, поскольку их существование определенно предсказывалось одной из теоретических моделей, единым образом описывающих электромагнитные и слабые взаимодействия. В 1973 году нейтральные токи были обнаружены в процессах взаимодействия нейтрино с ядрами. В том же году французские физики М. и К. Бушья заметили, что эффекты несохранения четности, обусловленные нейтральными токами, усиливаются в тяжелых атомах и что их поиски становятся реальной экспериментальной задачей. Они же предложили искать эти эффекты в очень маловероятном электромагнитном атомном переходе в цезии.

Летом 1974 года сотрудник Института ядерной физики в Новосибирске И. Хриплович для той же цели предложил другой эксперимент, заключающийся в поиске поворота плоскости поляризации света, прошедшего через пары тяжелых металлов, в частности висмута. Поворот плоскости поляризации в таких условиях означает неэквивалентность правого и левого направлений вращения. Л. Барков и М. Золоторев начали в том же институте подготовку эксперимента с висмутом. Почти одновременно этот опыт был предложен и начат в Оксфорде (Англия) и. Сиэтле (США).