Страница: 3/9
0,10
Hg
0,075
0,05
0,025
10-5
0 4000 4010 4020 4030 4040 Т, К
Онесс взял ртуть чрезвычайно высокой степени частоты, сопротивление которой при температуре 4,2К было очень малым, а при дальнейшем понижении температуры таким, что его вообще нельзя было определить приборами, имевшимися в лаборатории. Но оказалось, что сопротивление ртути при температурах около 4,2К уменьшалось не плавно, а скачком падало до неизмеримо малой величины. Выяснилось, что такое же внезапное исчезновение сопротивления испытывают еще два металла: олово и свинец.
Исследование сверхпроводимости продолжалось. сопротивление проводника в узком интервале температур падает до неизмеримо малого значения. Но возник вопрос: не падает ли сопротивление до нуля? Если сопротивление остается конечным, можно предположить, что налицо просто некий особый случай обычного проводника с удивительно малым сопротивлением. Если же оно падает до нуля - при температуре хотя и очень низкой, но все же отличающейся от абсолютного нуля, - то электропроводность, равная обратной величине сопротивления, становится бесконечно большой: именно такой смысл вложил Онесс в понятие сверхпроводимости.
Ответ на этот вопрос Онесс получил в 1914 году. Сопротивление, равное нулю означает, что электрический ток, однажды созданный в замкнутом проводнике, будет в нем циркулировать вечно, даже если проводник отсоединить от источника напряжения. Источник будет не нужен: электроны при движении в проводнике уже не рассеивают свою энергию в тепло и нет необходимости восполнять ее потери.
Онесс изготовил маленький соленоид - катушку из свинцового провода - и соединил его с электрической батареей с помощью двух ключей - внешнего и внутреннего. Катушку он погрузил в криостат с жидким гелием. Идущий по ней ток создавал магнитное поле, которое существовало и в пространстве вне криостата. Чтобы обнаружить это поле, Онесс взял маленький постоянный магнит, игравший ту же роль, что и компасная стрелка.
В начале опыта внешний ключ был замкнут, а внутренний - разомкнут, и по катушке шел ток. Затем внутренний ключ замыкался, а внешний размыкался, так что теперь катушка была замкнута сама на себя, отсоединена от батареи. Стрелка компаса в этот момент не изменила своего положения. Это означало, что по проводнику продолжает идти ток.
Теперь оставалось ждать. В обычных проводниках из-за сопротивления ток исчезает практически мгновенно после отключения источника напряжения. Через несколько часов весь жидкий гелий испарился, и опыт прекратился. Но в течение всего этого времени стрелка компаса не шелохнулась. Впоследствии этот опыт неоднократно повторялся другими исследователями. В одном из опытов наблюдение за циркулирующим током длилось в течение нескольких лет. И за все эти годы ток в сверхпроводящем кольце не изменился. Из этого следовал вывод, что электрическое сопротивление сверхпроводника точно равно нулю.
Появление новых сверхпроводников
В десятые годы в Лейденской лаборатории в дополнение к ртути, свинцу и олову были открыты сверхпроводящие свойства индия таллия и галлия. Все эти металлы сходны друг с другом в том, что имеют невысокие температуры плавления и довольно небольшую твердость. В двадцатые годы, когда в поиски новых сверхпроводников включились и другие лаборатории, немецкий физик Вальтер Мейснер обнаружил, что сверхпроводники встречаются и среди достаточно твердых и тугоплавких металлов: ими оказались титан, ниобий, тантал и торий.
Реферат опубликован: 20/12/2006