Знание-сила, 1998 № 02 (848)

Открытие и попытки объяснения сверхпроводимости — одна из самых интригующих научных историй XX века.

История незавершенная, усыпанная и розами (премиями), и шипами (неверием и разочарованиями). В чем-то «незаконнорожденное», ворвавшееся в науку открытие заставляло ученых не раз пересматривать свои позиции.

Одни их предчувствия оправдывались, другие вовсе оказывались беспочвенными. «Перетечет» ли эта ситуация в следующий век? Или, наконец, сверхпроводимость оправдает наши надежды?

Если хотите разбогатеть, забудьте о рулетках и лотереях — там вас только обманут. Подумайте лучше о том, как может электрический ток течь по проводникам без сопротивления при комнатной температуре. Проводники-то сделаны из всем известных химических элементов — ничего сверхсложного. Ежели преуспеете, то Нобелевская премия — миллион долларов — вам гарантирована. Мало того, сотни миллионов тех же самых долларов потекут к вам после создания электродвигателей, поездов, электрогенераторов и линий электропередачи, работающих без сопротивления, а значит, и потерь. Но предупреждаю: задача не из простых — десять лет после открытия высокотемпературной сверхпроводимости над ней ломают голову многие совсем неглупые физики, но пока ничего придумать не могут. Недавно, правда, появилась слабая надежда на то, что есть намеки на объяснение и понимание. Хотя до окончательного решения далеко, проблема так важна, что вновь стоит к ней вернуться.

Немного «новой истории»

Открытие высокотемпературной сверхпроводимости в 1986 году поистине стало сенсацией и породило настоящий бум. Один из показателей — число публикаций. Например, за трехлетний период — с 1989 по 1991 год — вышло в свет около пятнадцати тысяч статей, посвященных этой проблеме, то есть в среднем появлялось примерно по 15 статей в день. Для сравнения: за шестьдесят лет — с 1911 по 1970 год — по сверхпроводимости было опубликовано «всего» около 7 тысяч статей.

С какой из симметрии возникают электронные пары в высокотемпературных сверхпроводниках

Когда же сверхпроводимость поможет в создании подобных поездов?

Другой показатель — масштабы научных обсуждений. На относительно недавней конференции в Японии (июль 1991 года) было представлено примерно полторы тысячи докладов, а труды конференции опубликованы в четырех томах общим объемом более 2700 страниц. Несомненно, такой размах исследований объясняется тем, что от высокотемпературной сверхпроводимости ждали и ждут больших успехов в технике. Но пока ожидания не очень-то оправдываются. По словам академика В. Л. Гинзбурга, «столь бурная реакция научного сообщества, да и широкой публики на открытие ВТСП (высокотемпературной сверхпроводимости) мне все же до конца не понятна, это какое-то социальное явление».

Еще одним непостижимым психологическим феноменом можно считать полное забвение исследователями ВТСП своих предшественников: проблема эта родилась не в 1986 году, а как минимум лет на двадцать раньше (на современном уровне ее поставил американский физик У. Литтл в 1964 году). У. Литтл, во- первых, задал вопрос, почему критическая температура Т_с известных тогда сверхпроводников невысока? Во-вторых, он указал возможный путь повышения Тс до комнатной и более высоких — свыше двух тысяч градусов — температур. Модель Литтла была очень красивой, однако попытки реализовать ее наталкивались на принципиальные трудности.

Тем не менее работа эта не осталась незамеченной, она привлекла к себе большое внимание и широко обсуждалась, в частности, московскими теоретиками ФИАНа во главе с академиком В. Л. Гинзбургом. В большой монографии 1976 года он писал: «Из общих теоретических соображений мы в настоящее время считаем наиболее разумной оценку Т_с<300К, причем, конечно, речь идет о материалах и системах, находящихся в более или менее нормальных условиях... В этом плане наиболее перспективными с точки зрения возможности повышения Т_с представляются слоистые соединения и сэндвичи диэлектрик-металл-диэлектрик... Исследования проблемы высокотемпературной сверхпроводимости вступают во второе десятилетие своей истории (если говорить о сознательном поиске веществ с Т_с>90К при использовании экситонного и других механизмов)... Ближайшее десятилетие, как можно думать, явится решающим для проблемы высокотемпературной сверхпроводимости».

Вышло, увы, по-другому. Призывы энтузиастов, прежде всего самого Гинзбурга, сконцентрировать усилия на решении проблемы ответа не получили. Хуже того, нашлись и такие ученые, причем весьма авторитетные, кто доказывал принципиальную невозможность ВТСП. Наверное, ее открытие и показалось неожиданным потому, что ему предшествовала обстановка уныния и скепсиса.