Современная физика научилась подчинять мечты реальности. Непреодолимый, казалось бы, барьер закрывавший высокотемпературные сверхпроводники, был «пробит» 27 января 1986 года

Отели «Хилтон», возвышающиеся во многих крупных городах мира, как правило, скучны и респектабельны. В них останавливаются лишь весьма состоятельные люди, ценящие тишину и комфорт, и администрация отелей делает все возможное, чтобы тишина не нарушалась.

Однако вечером в среду 18 марта почтенные, благовоспитанные клиенты нью-йоркского «Хилтона» испытали сильную встряску. Как только открылись двери в конференц-зал отеля, шумная толпа, нетерпеливо дожидавшаяся этого момента, бросилась заполнять места в зале. Не обошлось и без небольшой свалки, что для «Хилтона» уж совершенно неслыханно. В течение трех минут все 1200 мест были заняты и еще больше тысячи человек толпились в проходах, вытягивали шеи из коридоров или оказались притиснутыми к стенам.

Что же происходило в тот вечер в «Хилтоне»? Сеанс черной магии? Поединок тяжеловесов-профессионалов на первенство мира по боксу? Воскрес Джон Леннон и снова собрал четверку «Битлз»? Нет, всего-навсего состоялось несколько научных докладов. Но неужели сухие научные сообщения смогли вызвать такой же ажиотаж, как какое-нибудь увлекательное зрелище? Что же это за такие доклады, что известные университетские профессора, забыв про свою академическую величавость. Бежали наперегонки мимо ошарашенных служителей отеля, стремясь захватить места поближе к сцене? Ответ: в тот вечер обсуждались последние новости о высокотемпературной сверхпроводимости.

Еще совсем недавно, несколько месяцев назад, ее наблюдение казалось недостижимой мечтой, по крайней мере при жизни нынешнего поколения. Некоторые физики были уверены, что природа по каким-то причинам запрещает появление сверхпроводимости при «нормальных», а не фантастически низких температурах вблизи абсолютного нуля (—273⁰С). Предпринимались даже попытки доказать «предельные теоремы», которые утверждали бы, что сверхпроводимость в принципе невозможна при температурах выше 30—40К, от силы 100К. Одним словом, многим физикам высокотемпературная проводимость представлялась фантастической гипотезой может быть, не такой экстравагантной, как, скажем. телепатия или антигравитация, но, во всяком случае. не «дотягивающей» до статуса реальной физической надежды.

Однако современная физика, как мы не раз убеждались, научилась подчинять мечты реальности. Непреодолимый, казалось бы, барьер закрывавший высокотемпературные сверхпроводники, был «пробит» 27 января 1986 года. Этот прорыв был совершен по неожиданному направлению — не с помощью чистых, хорошо проводящих электрический ток идеальных кристаллов или на худой конец металлических сплавов, а при исследовании маленького кусочка керамики, темного, плохо отражающего свет — никакого металлического блеска! — окисла (оксида). Такие вещества — почти всегда хорошие изоляторы, и поэтому физики никогда не проверяли их на сверхпроводимость.

А зря! Тем более, что в июне 1979 года три советских химика подробно описали в «Журнале неорганической химии» почти все свойства одного из соединений (барий—лантан—медь— кислород), которое сегодня оказалось популярным высокотемпературным сверхпроводником.

Почти все за исключением сверхпроводимости. Может быть, они и представить себе не могли, что сверхпроводимость способна возникнуть в «грязном» оксиде, а может быть, у них просто не было жидкого гелия. Так или иначе, выдающееся открытие, которое было совсем рядом. оказалось упущенным.

А вот два швейцарских физика, работающие в цюрихском отделении компании «ИБМ», Алекс Мюллер и Георг Беднорц, решили, что и оксидные керамики могут оказаться многообещающими сверхпроводниками. В течение трех лет Беднорц и Мюллер размалывали разные вещества в порошок. смешивали эти порошки в разных пропорциях, спекали их. чтобы получить новые соединения, а затем охлаждали и наблюдали. как ведет себя их электрическое сопротивление. И вот 27 января 1986 года экспериментаторы обнаружили, что при температуре примерно З0К сопротивление образцов практически исчезает. (Такая температура называется критической, Тк). Надо сказать, что в физическом материаловедении — науке о структуре и свойствах новых материалов — уже имелось довольно много сообщений о наблюдении сверхпроводимости при высоких температурах. Все они оказались ложными — эффект так и не удалось воспроизвести. Имея в виду этот факт, а также вполне понятное недоверие всех серьезных исследователей к сенсационным результатам.

Беднорц и Мюллер никому не сообщили о своем открытии. Кроме того, швейцарские физики, как они сами впоследствии заявили, просто боялись конкуренции. Лишь в апреле 1986 года Беднорц и Мюллер направили статью в западногерманский журнал «Zeitschrift für Physik», который вряд ли считается сегодня самым читаемым и престижным в мировом сообществе физиков, и поэтому тоже к их сообщению поначалу отнеслись скептически.

Статья появилась через пять месяцев, в сентябре. Это еще не была сенсация, но уже был вызов. Группы экспериментаторов во многих лабораториях мира, в первую очередь в Японии и КНР, попытались воспроизвести и улучшить результаты швейцарских физиков. А в феврале нынешнего года американский физик китайского происхождения. Пол Чу, объявил. что ему удалось создать материал (тоже типа оксидной керамики), который переходит в сверхпроводящее состояние при 98К (— 175⁰С). то есть гораздо выше точки кипения (или сжижения) азота (77К). Аналогичные результаты получены и в СССР — почти сразу в десяти лабораториях страны.

Открытие высокотемпературной сверхпроводимости, даже пока еще не при комнатной температуре (хотя уже имеются и такие сообщения), имеет не только научное, но и огромное социальное значение. (Именно поэтому сегодня все доклады о сверхпроводимости проходят в переполненных залах.) Ведь жидкий азот очень дешев (дешевле лимонада) его получают непосредственно из воздуха, а это означает. что сверхпроводники уже сегодня становятся легкодоступными материалами для промышленных технологий. Новые сверхпроводниковые технологии способны радикально изменить энергетику, электротехнику и транспорт (представьте себе автомобили, не катящиеся, а парящие, без колес!), а также революционизировать вычислительную, измерительную и медицинскую технику. Обо всем этом, а также о нескольких красивых теориях. претендующих на объяснение высокотемпературной сверхпроводимости, мы расскажем в ближайших номерах нашего журнала.

№6, 1987