Вблизи абсолютного нуля
Шрифт:
Ученые взяли и проделали подобный опыт. Только не с автомобилем, конечно, а со сверхпроводимостью. Сделали из сверхпроводника маленькое колечко. Затем его надежно укрыли в криостате при температуре, когда должна наступить сверхпроводимость. В колечко пустили электрический ток. Подсоединили на минутку к батарейке, а потом ее отключили. В обычных условиях ток тотчас же исчезнет. А тут он шел несколько месяцев как ни в чем не бывало. И не пропадал, пока хватило терпения ученых. Вот когда настала пора радоваться инженерам, сооружившим электромагниты. Прямо в руки им шло открытие, которого они ждали.
Но природу обмануть не так-то легко.
Создали инженеры первую модель электромагнита со сверхпроводящими обмотками. Сначала все шло хорошо. А потом вдруг сверхпроводимость пропала. Уменьшили ток, она появилась снова. Увеличили — и нет сверхпроводимости! Собственное магнитное поле, поле электрического тока — если оно сильное — ликвидирует сверхпроводимость!
Конструкторам электромагнитов как раз нужно большое магнитное поле. За него они и бились, хотели получить мощный магнит. Пришлось им отступиться от сверхпроводящих обмоток. А все это было так заманчиво!
Так написано в книгах, изданных до 1962 года. Совсем недавно физики все-таки совладали с коварным явлением. Нашли сплав, который сохраняет сверхпроводимость даже при очень сильных магнитных полях. А само это явление, когда сверхпроводимость то появляется, то пропадает, следуя за изменением магнитного поля, ученые научились использовать, да притом еще с большой пользой.
Так что нет худа без добра!
Ученые очень подробно исследовали интересные явления. Сверхпроводимость появляется в металле или сплаве сразу, почти мгновенно. Только наступила требуемая температура — и эффект налицо. Так же скачком сверхпроводимость и пропадает, когда тело немного нагреется, когда температура снова станет выше температуры перехода из проводящего состояния в сверхпроводящее.
Ликвидировать сверхпроводимость можно с помощью магнитного поля. Для каждого проводника поле свое собственное. Для одних хватит небольшого, другим — подавай мощное.
Магнитное поле может быть и внешнее, не обязательно свое собственное. Скажем, поднесем к криостату сильный магнит и ликвидируем сверхпроводимость… Однако и здесь не все просто. Сверхпроводящие металлы не пускают внешнее магнитное поле, не может оно пройти внутри проводника, пока не станет таким, что может ликвидировать сверхпроводимость. До тех пор сверхпроводящий материал отбрасывает это магнитное поле, не допускает его к себе!
Что касается магнитных свойств, то у некоторых сверхпроводников они оказываются необычайными — антиферромагнитными. Железо и несколько других веществ — ферромагнетики. Они очень сильно увеличивают магнитные поля. Недаром у всех электромагнитов железные сердечники. А антиферромагнитные вещества ведут себя наоборот.
Что значит — наоборот?
Железо в магнитном поле усиливает это поле. Во внешнем поле антиферромагнетик тоже намагничивается, только противоположным образом, и уменьшает действие основного магнита. А в обычных условиях антиферромагнетик никаких магнитных свойств
У арабов существует легенда о гробе Магомета. Основатель магометанской религии будто бы похоронен в гробу, который висит в воздухе.
Вообще говоря, подобную модель можно сделать. Намагнитить какую-нибудь железную коробку и положить на стол. И сделать надо так, чтобы, скажем, северный полюс магнита попал против северного полюса коробки. Вот тогда коробка может повиснуть в воздухе. С одной стороны, под действием силы тяжести она будет стремиться упасть на землю, а с другой стороны, магнит ее отталкивает.
Игрушку поинтереснее создали ученые в криостате с помощью сверхнизких температур и явления сверхпроводимости. Вот это чудо на нашем рисунке.
В сосуде сверхпроводящая жидкость. Сверху к ней поднесли магнит. В жидкости тотчас же появляются электрические токи из-за того, что рядом находится магнит. Только пошевельнем магнитом, и токи появятся. Поскольку материал — сверхпроводящий, токи будут там все время. И они создадут свое собственное магнитное поле. Это поле противоположно полю нашего основного магнита. И оно будет отталкивать магнит. Чем вам не «гроб Магомета» — магнит, свободно парящий в пространстве. Ничто его не держит, а магнит висит себе в воздухе.
Это, правда, игрушка. Но ученые уже научились ее использовать. Ведь получается очень удобная система. Предмет висит в воздухе без всякой опоры. Для многих физических установок это просто находка. Очень часто бывает необходимо, чтобы предметы не прислонялись друг к другу. Например, нужна хорошая теплоизоляция или требуется подставка. Сверхпроводящий магнит — подставка, не связанная ни с чем, а в то же время на нее можно опереться.
Мне кажется, что мы слишком долго засиделись в лаборатории. Давайте совершим небольшое путешествие к… звездам. И сопровождать нас будут сверхнизкие температуры. Нет, не только за бортом корабля. Вместе с нами, в соседней кабине.
Путешествие к далеким мирам
Кругом мрак, холод, пустота и тишина. Мы в космосе. Но космический холод царствует не только там, в ледяном безмолвии далекого Мира, который мы обследуем.
Командует нашим путешествием могучий электронный мозг, который также погружен в безмолвие сверххолода. Там ему лучше думается!
И в баках нашего горючего температура близкая к абсолютному нулю, температура космоса.
За окнами пустота. Мы говорим, что там температура абсолютного нуля. Но правильно ли так говорить?
Температура связана с движением молекул. А в этом мертвом пространстве ничего нет. Почти ничего. Вещества межзвездного так мало, что можно считать его пустотой.
Корабль кажется неподвижным. Скорость велика. Но среди далеких звезд, окружающих нас, незаметно, что мы передвигаемся, стремительно мчимся в пространство. Нашу траекторию «знает» точно только электронный мозг. Он ведет ежедневные подсчеты, подправляет ход корабля, если мы сбиваемся с курса.
«Мозг» упрятан в тройной ящик.