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

полем сначала 10, 12, а потом и 25 Тл. Они созданы в Институте атомной энергии

имени И.В.Курчатова, в Институте теоретической и экспериментальной физики.

Сверхпроводники, имеющие параметры Гинзбурга — Ландау более 1/√2, - это в

основном различные сверхпроводящие сплавы. Из теории ГЛАГ (В.Л.Гинзбург —

Л.Д.Ландау — А.А.Абрикосов — Л.П.Горьков) следует, что критические поля и

температуры сверхпроводников 2-го рода должны быть очень высокими. Открытие

Кунцлером сверхпроводимости у Nb3Sn блестяще подтвердило этот вывод. Как

выяснилось позже, критические поля многих сплавов (таких, например, как Nb3Ge,

V3Ga и др.) превышают 20…25 Тл. Эти сверхпроводники обладают по сравнению со

сверхпроводниками 1-го рода более высокими критическими полями и температурами.

Возможно, что в скором времени будут открыты сверхпроводники с еще лучшими

сверхпроводящими свойствами. Так, пределом критической температуры считают 40 К

(достигнуты температуры, превышающие 20 К). Это ограничение относится к

известному типу сверхпроводимости, при котором образование электронной пары,

способной двигаться через решетку без трения, обусловливается полем колебаний

решетки. В этом поле один электрон испускает квант колебания, а другой поглощает

его, вследствие чего потерь энергии не происходит и электрическое сопротивление

отсутствует.

Если же механизм сверхпроводимости иной, то возможно получение более высоких

критических температур. Так, в печати обсуждалась возможность сверхпроводимости

в линейных полимерах вплоть до критической температуры 1000 К.

Свойства сверхпроводников 1-го и 2-го рода значительно различаются: например,

переход в сверхпроводящее состояние у сверхпроводников 2-го рода происходит

очень плавно, в широком диапазоне значений магнитного поля.

Поскольку сверхпроводники 2-рода проницаемы для магнитных полей и обладают при

наличии неоднородности состава гистерезисом, питание их переменным током или

помещение их в переменное магнитное поле вызывает потери энергии. Показано, что

эти потери при частоте 50 Гц для ниобий-циркониевого (25 % циркония) сплава

составляют 0,3 кВт, если по сверхпроводнику длиной 1 м проходит ток 10 кА. Эти

потери можно значительно снизить, если уменьшить размеры сверхпроводника,

например, разделив его на тонкие нити или впрессовав в пористый материал.

Такие "синтетические" сверхпроводники обладают по крайней мере двумя

преимуществами: во-первых, при уменьшении размеров сверхпроводника улучшаются

его сверхпроводящие свойства; во-вторых, снижаются потери на вихревые токи в

несверхпроводящих областях синтетического сверхпроводника…

Если вспомнить Камерлинг-Оннеса, то, будучи скорее инженером, чем чистым

физиком, он уже в 1913 г. решил построить сверхпроводящий электромагнит на 10 Тл,

не потребляющий энергии. Поскольку, рассуждал Камерлинг-Оннес, сопротивление

сверхпроводника равно нулю, ток в сверхпроводящем кольце будет циркулировать

вечно, не затухая. Всякий ток, как известно, создает магнитное поле. Так почему

бы не сделать из сверхпроводящей проволоки мощный электромагнит, не нуждающийся

в питании энергией? Это было бы революцией в электротехнике, и человечество

сэкономило бы миллионы киловатт электроэнергии, растрачиваемой понапрасну не

только в обмотках магнитов, но и в обмотках электрических машин и

трансформаторов. Наконец, можно было бы передавать электроэнергию по

сверхпроводящим линиям передачи без потерь.

К сожалению, мечте Камерлинг-Оннеса о сверхпроводящем соленоиде на 10 Тл не

суждено было сбыться по крайней мере при его жизни. Как только Камерлинг-Оннес

пробовал пропускать по сверхпроводнику значительный ток, сверхпроводимость

исчезала. Вскоре оказалось, что и слабое магнитное поле (индукция самое большее

в несколько сотых долей тесла) также уничтожает сверхпроводимость. Поскольку

такие слабые поля можно было гораздо проще получить с помощью постоянных

магнитов, реализацией идеи создания сверхпроводящих магнитов никто тогда

серьезно не занялся. Это довольно грустное открытие сделало с того времени

разговоры о сверхпроводящих магнитах беспредметными.

Надежды на постройку мощных сверхпроводящих магнитов возродились почти через

двадцать лет, в начале 30-х годов, когда голландские физики Де Гааз и Вуугд,