«Безумные» идеи

Медленно идет время, медленно возрастает магнитное поле — 4000 эрстед, 5000... 10 000. Почему же нет поглощения? 15000 эрстед... 17... 18... 19...

Внимание! Теория говорит: ожидай здесь! Если в закиси меди есть поляроны — поглощение близко. 19500 эрстед... Победа! Поглощение радиоволн заметно возросло, плавно увеличилось и, достигнув максимума при 19600 эрстед, вновь уменьшилось.

Так был впервые обнаружен подвижный полярон с массой, в шесть раз превышающей массу электрона. Но теория требовала продолжения опыта. И действительно, при 21600 эрстед был обнаружен еще один максимум поглощения, соответствующий полярону, масса которого не в 6, а в 6,6 раза больше массы электрона.

Хотя ученые и дальше увеличивали силу тока, достигнув напряженности магнитного поля огромной величины — в 30 000 эрстед, больше максимумов поглощения не появлялось.

Два максимума поглощения, наблюдавшиеся во время опыта, были вызваны двумя типами поляронов. Один из них был порожден электронами, другой, как это ни парадоксально, отсутствием электронов или, как говорят ученые, — дырками. В соответствии с предсказанием теории массы обоих типов поляронов несколько различались.

Так, в Физико-техническом институте в Ленинграде в 1959 году впервые наблюдался движущийся полярон — не существующая на самом деле частица, дотоле скрывавшаяся от физиков-экспериментаторов. Еще раньше там же, несколько иным способом, но тоже с помощью тонкого и сложного эксперимента в условиях низких температур изучались свойства другой, не менее своеобразной псевдочастицы.

Речь идет об экситоне, свойства которого предсказал видный советский физик Я.И. Френкель. Он предположил и подтвердил теоретическими расчетами, что атомы и ионы в кристаллической решетке в некоторых случаях, поглощая свет, переходят в особое, возбужденное состояние. Поглотив свет, атом, подобно заряженному ружью или натянутому луку, может сохранять избыточную энергию длительное время. Более того, строй атомов, образующих решетку кристалла, может по цепочке передавать друг другу эту энергию подобно тому, как если бы по шеренге солдат передавалось заряженное ружье. Так, внутри кристалла от одного узла решетки к другому, передается избыточный запас энергии — то, что было названо экситоном.

Если за поляроном ученые охотились почти 15 лет, то экспериментальные поиски экситона отняли у них ненамного меньше времени. И здесь одним из камней преткновения была, во-первых, невозможность «опознать» экситон прямым путем, и, во-вторых, снова мешало тепловое движение атомов кристалла, которое нарушало регулярный процесс передачи экситона от атома к атому, усложняло его, мешало рассмотреть детали.

Только благодаря проведению сложного эксперимента в условиях сверхнизких температур, когда замирают атомы, ученые доказали, что и экситон — реальное состояние атома в кристалле.

Покоя нет

Вы идете по лесу и не можете налюбоваться его летним нарядом, наслушаться веселых птичьих песен. Вокруг все цветет, живет, дышит, напоенное теплом... А зимой, повторяя тот же маршрут на лыжах, вы находите не менее прекрасный, но совершенно другой мир. Поеживаются от холода деревья, одетые в пушистые снежные шапки. Там, где летом нежно журчал ручей, потрескивает сковавший его лед.

«Хорошо, красиво, — думаете вы, растирая озябшие руки, — но холодно...»

Есть на Земле места, где царит такой мороз, что человек, без предосторожности вдохнувший глоток воздуха, моментально застудит легкие. За минуты на таком морозе унты становятся твердыми, жидкое топливо теряет текучесть, железо делается хрупким, а обычная резина разваливается на мелкие куски...

Как люди могли не задуматься над причиной изменения привычных свойств веществ? Как могли не попытаться разузнать что-либо о законах, правящих в царстве деда-мороза, о том, что может принести он в дар человеку не в призрачном мире сказки, а в реальной действительности?

Охотникам за тайнами холода не нужно ездить на Северный полюс или в Антарктиду. Там они спустятся лишь на несколько ступеней в глубь шкалы температур. Чтобы всесторонне изучить повадки холода, ученые прежде всего научились создавать низкие температуры в лабораториях. Теперь исследователи умеют получать не только самую низкую температуру, встречающуюся на Земле (минус 85,7 градуса), но перешагнули даже за 272 градуса холода. А ведь это всего на градус выше самой низкой температуры, возможной в природе, — абсолютного нуля.