Пути в незнаемое

В своей статье он подробно описывал, как растирал в ступке ртуть вместе со свиным салом, купленным в аптеке. Как сало не давало капелькам ртути соединяться вместе и как ему удалось получить ртутные капельки диаметром от одной тысячной до одной миллионной сантиметра. По-видимому, этот человек обладал дьявольским терпением, если он мог рукой растирать ртуть с салом до таких мелких частиц.

Так или иначе, но ему удалось установить, что дисперсные частицы чистого металла ведут себя вполне аналогично тому, как вели себя мои сплавы. В обоих случаях разрушить сверхпроводимость оказывалось невозможным вплоть до очень высоких величин напряженности магнитных полей. В обоих случаях получались «хвосты», которые были тем длиннее, чем мельче были частицы сверхпроводящего металла.

Это означало, что чистый металл в диспергированном виде такими опытами отличить от сплава невозможно. И сверхпроводящие частицы от несверхпроводящих — тоже невозможно, поскольку совсем несверхпроводящие вообще отсутствовали. А значит, продолжать далее мои эксперименты, видимо, не стоило.

Конечно, пришлось доложить статью Шонберга на нашем семинаре.

— Ну что же, — сказал Капица после моего доклада. — Шонберг здорово вас бьет. Придется вам подумать о другом эксперименте. И поторопитесь послать в печать вашу статью о сверхпроводимости эвтектик, а то как бы еще кто-нибудь не перебежал вам дорогу.

Все стали вспоминать Давида Шонберга, который провел три года в Институте физических проблем и которого все очень любили.

— Главное, что он очень способный и опытный экспериментатор, прошедший хорошую школу, — заметил Капица.

— Да он и теорию прекрасно знает, — добавил Ландау, редко хваливший ученых.

Через несколько дней Капица представил мою работу к публикации в «Докладах Академии наук СССР», я принялся за новые исследования. И сам Петр Леонидович снова стал уединяться в своей лаборатории.

Снова Сережа Филимонов подготавливал эксперименты, снова по вторникам и пятницам Яковлев требовал прибор под заливку, и, как и раньше, Капица сбегал по лестнице в подвал, чтобы в напряженной работе мысли, в догадках, в расчетах провести многие часы.

По глубине замысла и простоте исполнения новые опыты Капицы были замечательны.

Вообразим себе цилиндрический сосуд с запаянными днищами. Сбоку у него имеется отверстие, к которому примыкает плоский фланец — круглая пластинка с отверстием посредине, сделанная из кварца. Фланец прикрывается плоской кварцевой пластинкой, плотно пришлифованной к нему. Весь цилиндр окружен стеклянной рубашкой, образующей вторые стенки. Между стенками — почти абсолютная пустота: таким образом, тепло извне не может поступать во внутреннюю часть прибора. Внутри него смонтированы нагреватель из тонкой проволоки, по которой течет ток, и проволочный термометр сопротивления из фосфористой бронзы. Прибор погружен в жидкий гелий-II.

Новый парадоксальный факт: нагреватель выделяет тепло, а температура жидкого гелия внутри прибора не повышается. Зато растет уровень жидкости в нем. Выходит так, что гелий, протекающий сквозь тончайшую щель между фланцем и пластинкой, поглощает все выделяемое нагревателем тепло. Увеличивается количество генерируемого тепла — и количество втекающего гелия соответственно возрастает.

Такие эксперименты и точные расчеты показали, что, хотя температура гелия во внешнем дьюаре и внутри прибора далека or нуля, температура тонкой пленки гелия-II в зазоре между фланцем и пластинкой равна абсолютному нулю. Протекающий сквозь щель жидкий гелий не обладает никакими запасами тепла. Втекая в прибор, он действительно поглощает все выделяемое нагревателем тепло, и температура его сравнивается с той, какую имеет окружающий гелий.

Итак, гелий-II, текущий через тонкую щель, обладает не только нулевой вязкостью, но и нулевым содержанием тепла.

Одна гипотеза Капицы подтвердилась: у тонкого пристенного слоя гелия-II действительно оказались иные тепловые свойства, чем у того же гелия-II, но в достаточно большом объеме!

Но подтвердится ли другая: может ли пристенный слой жидкого гелия-II течь с такими скоростями, какие необходимы для объяснения опытов со струей, вытекающей из бульбочки?

Выяснить этот вопрос теперь было легко: оставалось только найти то максимальное количество тепла, выделяемого нагревателем, которое может быть скомпенсировано холодом, вносимым пристенным слоем гелия.

Уже было сказано, что скорость заполнения прибора гелием-II нарастала по мере увеличения количества тепла, выделяемого нагревателем. Пока линейная зависимость между скоростью и теплом не нарушалась, температура внутри сосуда продолжала оставаться неизменной.

Но вот при увеличении количества тепла скорость заполнения сосуда начинала замедляться, а температура жидкости в нем начинала повышаться. Что это могло означать?