Проклятые вопросы

Радунская Ирина Львовна

Они с надеждой следят за усилиями физиков-теоретиков, которые поняли, что теория Боголюбова, как и теория Бардина, Купера и Шриффера в их существующем виде не применимы к объяснению, а тем более к предсказанию свойств сверхпроводящих керамик. Эти теории нужно уточнить, чтобы они могли помочь экспериментаторам в выборе новых объектов исследования, новых технологических приёмов, способных улучшить свойства керамик без уменьшения достигнутого значения температуры перехода в сверхпроводящее состояние.

Сейчас предложено несколько вариантов уточнения существующей теории сверхпроводимости и делаются попытки построить более точные теории на новых основах. Теоретики заметили, что

сверхпроводимость в диапазоне температур 40–100К может быть объяснена при помощи общепризнанной теории, если некоторые величины в ней сочетаются благоприятным образом. Но для более высоких температур эта полумера не достаточна. Многие считают, что в новой области температур обмен фононами не может обеспечить существование куперовских пар. По их мнению, нужно привлечь различные тяжёлые квазичастицы, с которыми мы встречались выше, например поляроны и экситоны. Предполагается, что в высокотемпературных сверхпроводниках роль куперовских пар электронов играют биполяроны — пары поляронов.

Учёные вспомнили, что подобные варианты обсуждались ещё в начале пятидесятых годов, но были заброшены после появления современной теории. Возможная роль экситонов (в частности, плазмонов) в возникновении высокотемпературной сверхпроводимости была понята ещё в середине шестидесятых годов, когда Гинзбург и Литтл выдвинули идею о создании сверхпроводящих плёнок и нитей, изготовленных из органических веществ.

Делаются попытки понять: не возникает ли высокотемпературная сверхпроводимость керамик в результате их специфического строения? Ведь керамика представляет собой хаотический конгломерат мелких кристаллов, на границах которых могут возникать сверхпроводящие слои (плёнки) или сверхпроводящие нити, формирующиеся там, где соприкасаются рёбра кристалликов.

Особый интерес физиков возбуждают «невоспроизводимые сверхпроводники», случаи, когда наблюдение сверхпроводимости, например в хлористой меди, не могли быть повторены в новых экспериментах. Считалось, что сообщения об обнаружении сверхпроводимости в таких случаях — ошибка экспериментатора. Но теперь эти эксперименты повторяют в различных вариантах, исходя из того, что положительный результат возникает из сочетания трудно воспроизводимых деталей опыта.

В работу включилось такое множество учёных, что большой конференц-зал Физического института АН СССР не мог вместить всех желающих обсудить на теоретическом семинаре, руководимом академиком Гинзбургом, достижения и пути дальнейшей работы в области сверхпроводимости. Учёным пришлось пойти на беспрецедентное разделение или, лучше сказать, расширение этого семинара. Теперь еженедельно по утрам в среду учёные обсуждают теоретические проблемы, а во второй половине дня рассматривают новейшие достижения экспериментаторов.

Дружная работа физиков, материаловедов, инженеров и технологов несомненно приведёт к тому, что к моменту выхода из печати этой книги мы станем свидетелями новых впечатляющих научных достижений и первых сообщений о практическом применении высокотемпературных сверхпроводников. Газеты и журналы, как и теперь, будут оперативно информировать нас об этом. Ибо создание и применение высокотемпературных сверхпроводников, работающих при комнатной температуре и даже при температуре жидкого азота, может повлиять на нашу жизнь не меньше, чем освоение атомной и термоядерной анергии. К сожалению, помимо мирных применений и это достижение науки может быть обращено во вред человечеству, применено для создания нового оружия.

Не иначе чем по военным соображениям в США поток публикаций по высокотемпературной сверхпроводимости резко сократился.

А когда по приглашению министерства энергетики

США в июле 1987 года в Вашингтон прибыло около трёх тысяч учёных, чтобы обсудить состояние и перспективы высокотемпературной сверхпроводимости, среди них не было ни Беднорца, ни Мюллера. Их даже не пригласили. По сообщению цюрихской газеты «Вельтвохе» один оратор заявил от имени устроителей, что «ноу-хау», то есть технологические подробности, представляемые на этой встрече, не должны попасть в руки иностранцев.

Так первооткрыватели Беднорц и Мюллер оказались для администрации США нежелательными иностранцами, а их хозяева из американской корпорации ИБМ смирились с этой ситуацией.

Ещё есть время для того, чтобы содружество учёных, инженеров и политиков создало надёжную преграду тем, кто видит смысл всякого научно-технического прогресса прежде всего в его применении в интересах эгоистического меньшинства, в развёртывании новой гонки вооружения.

Если силы мира возобладают, то, как предполагают учёные, путь мирной науки может привести к созданию сверхпроводящих бактерий, способных воспроизводить себе подобных. Так откроется ещё одна глава биотехнологии, способной реализовать мечты о суперкомпьютерах. Они будут обладать способностью решать задачи не последовательными шагами, присущими современным ЭВМ, а путём разбиения задачи на отдельные блоки, одновременно обрабатываемые всей логической и вычислительной мощностью ЭВМ. При этом логические и вычислительные системы будут совмещены с системами памяти. Это будет революцией в мире ЭВМ: станут ненужными многократные обращения оперативных блоков к блокам памяти, на что сейчас уходит основное время, затрачиваемое современными ЭВМ на решение сложных задач.

Станут несравненно компактнее и дешевле медицинские томографы, основанные на явлении ядерного магнитного резонанса, при помощи которых уже теперь медики могут ставить на ранней стадии болезни точные диагнозы опасных заболеваний, проявлявших себя только на поздней стадии, когда лечение весьма затруднительно или практически невозможно. Сейчас ядерными томографами оборудованы только самые крупные клиники. Высокотемпературная сверхпроводимость сделает их доступными для рядовых лечебных заведений. Ведь современные томографы, работающие с применением жидкого гелия, стоят около 100 тысяч рублей, а расходы по их эксплуатации достигают 50 тысяч рублей в год.

Войдут в эксплуатацию железнодорожные поезда на сверхпроводящей магнитной подушке, потомки экспериментальных конструкций, основанных на применении обычных магнитов или на сверхпроводящих магнитах, охлаждённых жидким гелием.

Высокотемпературные сверхпроводники станут базой разнообразных новых измерительных приборов и датчиков, основанных на эффекте Джозефсона, с которым мы познакомились выше.

Явление сверхпроводимости, несмотря на трудности работы с жидким гелием, уже нашли применение, главным образом при создании уникальных приборов. Например, в ускорителях элементарных частиц, установках для изучения термоядерных реакций и в некоторых других.

В августе 1987 года японские учёные Ихара и ещё семь человек сообщили о возможности достижения сверхпроводимости при температуре 65 °C. Это действительно высокая температура, если отсчитывать её от абсолютного нуля. Материалом, который становится сверхпроводящим при этой температуре, явилась керамика, в состав которой входят стронций, барий, иттрий, медь и кислород.

Физики, конечно, не остановятся на этом. Но уже есть поле деятельности для технологов. Теперь представляются реальными сверхпроводящие проволоки и ленты для электрических машин, магнитов и линий передачи электроэнергии, работающих без охлаждения.