Владимир Карцев - Магнит за три тысячелетия (4-е изд., перераб. и доп.)

"зайчик" переместится. Камерлинг-Оннес проделывает этот опыт. "Зайчик" не

трогается с места.

Это могло означать только одно — равенство нулю электрического сопротивления

кольца, т. е. сверхпроводимость ртути при температуре, близкой к абсолютному

нулю.

Камерлинг-Оннес понимал всю ответственность, которая ляжет на него, когда он

объявит, что сопротивление было равно нулю, и много раз повторял измерения, все

время повышая их точность. Опять нуль! Открыта сверхпроводимость!

Понадобилось, однако, более полувека для того, чтобы сверхпроводимость перестала

быть исключительно лабораторным курьезом.

Наиболее известное и, видимо, ценное свойство сверхпроводников — отсутствие

электрического сопротивления постоянному току.

Результаты прямых измерений говорят о том, что оно меньше сопротивления металлов

при нормальной температуре по крайней мере в 1023 раз.

Иногда спрашивают: "Неужели сопротивление сверхпроводников равно нулю? Может

быть, оно просто очень мало, и мы не замечаем его лишь потому, что не обладаем

совершенной измерительной техникой?"

Разрешить этот вопрос попытался американский ученый Коллинс. В марте 1954 г. он

возбудил ток в сверхпроводящем свинцовом кольце и наблюдал за значением этого

тока. Если сопротивление, хотя бы ничтожное, есть, то ток все время будет

уменьшаться, "затухать". Например, для уменьшения тока в серебряном кольце

практически до нуля требуется всего лишь несколько десятых долей секунды. Как же

затухал ток в кольце Коллинса? Измерения, произведенные в сентябре 1956 г.,

показали, что в кольце Коллинса ток абсолютно не изменился, впоследствии этот же

опыт проводился в течение 10 лет. Расчет показал, что ток, возбужденный в

сверхпроводящей цепи, уменьшится на значение, которое можно зафиксировать, за

время, не меньшее 100 тыс. лет.

Однако при исследовании затухания магнитного кольца внутри ниобий-циркониевой

трубки (25 % циркония) было найдено, что поток все-таки затухает. Это затухание

происходит по логарифмическому закону — за первую секунду поток снижается на 1 %,

за следующие 10 с — еще на 1 % и т. д. Полное затухание потока в этой. трубке, т. е.

снижение его до значения, которое уже нельзя измерить современными приборами,

займет 1092 лет. Это время в миллиарды миллиардов раз превышает время

существования нашей Галактики. К результатам таких экспериментов следует,

однако, подходить с осторожностью. Известно, что всякое кольцо, создающее

магнитное поле, испытывает силы, стремящиеся увеличить кольцо в размерах,

попросту разорвать его. Увеличение диаметра кольца хотя бы на одну миллионную

часть сразу же выразится в снижении поля, которое можно приписать наличию в

сверхпроводнике электрического сопротивления.

Если первое основное свойство сверхпроводников — отсутствие сопротивления — было

открыто в 1911 г., то второе важнейшее свойство — лишь спустя 22 года. В 1933 г.

немецкие физики Мейснер и Оксенфельд обнаружили, что сверхпроводники — идеальные

диамагнетики. Что это означает?

Мы постоянно находимся в магнитном поле Земли. Силовыми линиями этого поля

пронизываются все предметы и существа на Земле. Если на пути силовых линий

попадается какой-нибудь ферромагнетик, например, кусок железа, то в этом куске

магнитные линии как бы сгущаются. Если же на пути силовой линии встретится

диамагнетик, в нем, наоборот, создается разрежение, вакуум силовых линий. В

сверхпроводник магнитные силовые линии вообще не проникают. Другими словами,

сверхпроводник — абсолютный диамагнетик. Внутренняя область сверхпроводника

идеально экранирована от внешних магнитных полей токами, протекающими в тонком

поверхностном слое сверхпроводника. В этот слой проникает и магнитное поле,

вследствие чего его глубину называют глубиной проникновения и обозначают буквой

K. Диамагнетизмом сверхпроводников можно воспользоваться, например, для того,

чтобы придать силовым линиям магнитного поля заданную конфигурацию. Поле будет

обходить сверхпроводник, а силовые линии принимать очертания, повторяющие контур

сверхпроводника.

Сверхпроводник существенно отличается от идеального проводника с сопротивлением,

равным нулю. В идеальный проводник поле может проникать. Наоборот, никакими

способами нельзя заставить магнитное поле проникнуть внутрь сверхпроводника!