Открытие сверхпроводимости

Открытие в 1911 году Камерлинг-Оннесом сверхпроводимости ртути при Tc = 4,15° К положило начало одному из самых увлекательных разделов современной физики и серии Нобелевских премий за исследования в этой области. Интересно, что непосредственное измерение электрического сопротивления ртути проводил Г.Холст (квалифицированный физик, в дальнейшем - профессор Лейденского университета), который и наблюдал первым падение R до нуля.

Так как Лейденская лаборатория "владела монополией" на жидкий гелий вплоть до 1923 года, то даже повторить опыты Камерлинг-Оннеса никто не мог, и он продолжал свои исследования в одиночку (по крайней мере, имя Холста нигде не упоминалось). Вскоре вслед за ртутью были открыты и другие сверхпроводники: олово (Tc = 3,69° К), свинец (Tc = 7,26° К) и т.д. Первый сверхпроводник вне Лейдена был открыт лишь в 1928 году. В 1914 году выяснилось, что существует критическое для сверхпроводимости магнитное поле Hc(T), величина которого при T = 0 составляет 411 Э для ртути и 803 Э для свинца.

Интересно, что Камерлинг-Оннес был близок к открытию изотопического эффекта (в 1922 году) и эффекта Мейснера (в 1924 году). Но так как изотопический сдвиг Tc в использованных Камерлинг-Оннесом изотопах свинца составлял всего лишь ΔTc >> 0,01 К, то изотопический эффект он не имел экспериментальных возможностей обнаружить. А наблюдать эффект Мейснера в свинцовом шаре Камерлинг-Оннесу не позволило то обстоятельство, что он изучал полый шар, экономя дефицитный жидкий гелий (эффект Мейснера был открыт лишь в 1933 году).

В теории дела на первых порах обстояли значительно хуже. И связано это было, прежде всего, с тем, что даже свойства нормального состояния металлов долгое время оставались неясными - вплоть до применения квантовой механики к вырожденному ферми-газу в конце 20-х годов. Как пишет В.Л.Гинзбург, "первый период в изучении сверхпроводимости - в отношении микротеории сверхпроводимости окончился пониманием существования подлинной проблемы, но признанием неясности на пути ее решения", несмотря на то, что понять природу сверхпроводимости пытались даже такие мэтры, как Эйнштейн и Бор. Теоретики ограничились лишь двухжидкостной моделью Гортера-Казимира (1934 год), согласно которой в сверхпроводнике, наряду со сверхпроводящим током, может течь и нормальный ток, обусловленный "нормальными электронами". Справедливости ради надо отметить, что эта модель позволила Лондонам в 1935 году дать качественное объяснение эффекта Мейснера.

Ближе к концу периода "позавчера" Л.В.Шубниковым были открыты сверхпроводники второго рода (1935 год), отличавшиеся от известных к тому времени сверхпроводников своим поведением в магнитном поле (как выяснилось позже, подавляющее большинство сверхпроводящих материалов относится именно к классу сверхпроводников второго рода). Причины этого отличия тогда также остались неясны.


Сайт управляется системой uCoz