Штурм абсолютного нуля

Здесь медь играет роль не только теплоотвода, но и изолятора. Это утверждение может показаться на первый взгляд парадоксальным. Ведь мы привыкли к тому, что медь является хорошим проводником электрического тока. Однако по сравнению со сверхпроводником, имеющим нулевое сопротивление, даже такой материал, как медь, с низким, по представлениям обычной электротехники, сопротивлением, является прекрасным изолятором.

Сечение сверхпроводящего провода (кабеля, шины) меняется от долей квадратного миллиметра до нескольких квадратных сантиметров, а диаметр сечения единичных жил и волокон собственно сверхпроводника — от долей микрометра до десятка микрометров. В каждом сверхпроводящем проводе может содержаться от единиц до сотен тысяч волокон.

Все больше и больше громоздких и дорогих охлаждаемых водой соленоидов с медными проводами заменяют относительно небольшими сверхпроводящими магнитами. Внедряются сверхпроводящие трансформаторы, работающие без потерь и отличающиеся исключительной компактностью.

Такие трансформаторы могут работать вообще без железного сердечника. Разрабатывается много других типов сверхпроводящих машин, аппаратов и приборов. Подробно об этом вы сможете прочесть в последующих главах.

Познакомимся еще с одним интересным открытием в области сверхпроводимости.

Сверхпроводник и магнитные вещества являются в некоторой степени антиподами. Сверхпроводник, как известно, стремится вытолкнуть магнитное поле из своей толщи.

Исследование, проведенное А. А. Абрикосовым и Л. П. Горьковым, однако, заставило по — иному отнестись к этой проблеме.

Оказывается, магнитные примеси действуют на сверхпроводник неожиданным образом.

Читатель уже знает, что сверхпроводящий ток переносится спаренными электронами, так называемыми куперовскими парами.

Для разрыва куперовских пар требуется затрата некоторой энергии. Из‑за этого энергия электронов, участвующих в процессе сверхпроводимости, на некоторую величину меньше энергии нормальных электронов. Эта разница называется энергетической щелью.

При налички в сверхпроводнике магнитных примесей у части куперовских пар в результате взаимодействия с атомами этих примесей энергия связи уменьшается. С повышением концентрации примесей число таких пар увеличивается, а минимальная энергия их связи уменьшается. Наконец, при определенной концентрации примесей наименьшая энергия связи пар становится равной нулю. В таком сверхпроводнике всегда есть пары, для разрыва которых достаточно сколь угодно малой энергии.

А это значит, что энергетическая щель исчезает, но сверхпроводимость сохраняется до тех концентраций примеси, пока есть пары с большей энергией связи.

Один из основоположников современной теории сверхпроводимости Джон Бардин по поводу сверхпроводников второго рода и сверхпроводников с магнитными примесями сказал, что некогда была открыта сверхпроводимость, затем был открыт эффект Мейснера и долгое время спустя открыта энергетическая щель. Затем русские закрыли эффект Мейснера, а потом закрыли энергетическую щель.

…А теперь читателю предстоит сделать скачок из микромира в мир немыслимо гигантских размеров, где наша планета Земля выглядит мельчайшей песчинкой, — в Галактику.

9. Сигналы из космоса. «Маленькие зеленые человечки». Когда молчание — золото. Рождение нейтронной звезды. Небесное тело на лабораторном столе.

Английский радиоастроном Антони Хьюиш вряд ли мог заранее предугадать, какие удивительные события произойдут после установки в обсерватории мощного длинноволнового радиотелескопа.

Закончив монтаж нового оборудования, профессор Хьюиш и его ассистентка Джоселин Белл в июле 1967 года приступили к изучению межпланетных мерцаний.

Сначала все шло как обычно. Данные, полученные с помощью мощного радиотелескопа, регистрировались, обрабатывались и наносились на карту звездного неба.

Необычное началось в августе. Самописец стал регистрировать загадочные сигналы, не характерные ни для одного из известных в то время небесных тел.

Источник этих сигналов испускал прерывистые импульсы продолжительностью около 0,3 секунды. Особенно поражало постоянство периода, то есть промежутка времени между двумя последовательными импульсами. Он составлял 1,33730110168 секунды (с точностью до одиннадцатого знака!).

На протяжении некоторого времени сигнал вообще не регистрировался. Однако время его начала с высокой точностью можно было рассчитать заранее.

Создавалось впечатление, что некая внеземная цивилизация взывает к своим инопланетным братьям по разуму.

А может быть, это подает сигналы космический корабль, стартовавший на далекой планете? Вот почему первооткрыватели сначала назвали загадочный объект LGM (little greem men), что в переводе значит: «маленькие зеленые человечки». Так в то время шутливо называли пришельцев из космоса, будто бы выходящих из «летающих тарелок».

Хьюиш и его коллеги оказались на перепутье…