Проблема высокотемпературной сверхпроводимости

Возьмем, к примеру, проблему высокотемпературной сверхпроводимости. Она включает в себя очень важную практическую задачу создания материалов, которые остаются сверхпроводниками при температуре жидкого воздуха или еще лучше при комнатной температуре. Шесть лет назад наивысшим достижением в этой области был сплав ниобия с алюминием и германием с критической температурой для сверхпроводимости около 2Сг К и лишь обсуждались некоторые идеи, позволяющие надеяться на сохранение сверхпроводимости вплоть до температуры порядка или выше 80° К. По зарубежным данным, для соединения ниобий-три — германий (N63 Ое) удалось подняться до 25°К. Но не выше. Правда, уже переход рубежа 20° К есть некое заметное достижение, он означает, что для охлаждения сверхпроводников можно вместо жидкого гелия использовать жидкий водород.

Однако до использования сверхпроводников, охлаждаемых широко доступным жидким азотом (около 80° К), все еще далеко. О сложности проблемы можно косвенно судить хотя бы потому, что

[smszamok]

за шестьдесят с лишним лет ее существования — сверхпроводимость была открыта в 1911 году — не удалось даже твердо ответить на вопрос, возможна ли вообще высокотемпературная сверхпроводимость. И это несмотря на то, что исследования сверхпроводимости, в частности теоретические, ведутся интенсивно и стимулируются перспективой получить практический результат огромной важности.

Одна из «особенно важных и интересных проблем» — поиск сверхтяжелых элементов. Теоретические соображения позволяют считать, что ядра с атомными номерами в районе 114 и 126 могут оказаться аномально стабильными по сравнению с соседними элементами, живущими, вероятно, лишь меньше секунды. Но соответствующие поиски были безуспешными, пока летом 1976 года не грянула сенсация: большая группа американских физиков сообщила о том, что в одном из минералов обнаружены элементы с атомными номерами 116 и 126, а возможно, и некоторые другие, причем весьма стабильные, живущие миллиарды лет.

Если бы это подтвердилось, то можно было бы говорить о крупнейшем открытии в области ядерной физики за много лет. Но здесь уместно вспомнить правило: об открытии обычно всерьез можно говорить лишь после того, как оно подтверждено в нескольких местах, разными группами исследователей. Сейчас, когда мы с вами беседуем, всего через несколько месяцев после первых публикаций, обнаружение высокостабильных сверхтяжелых элементов не только не подтверждено другими авторами, но, напротив, решительно оспаривается. Так что сенсация, видимо, не состоялась. Однако пользу она принесла — интерес к проблеме сверхтяжелых элементов резко возрос, и поэтому вскоре можно ожидать каких-то успехов в ее понимании.

Не останавливаясь на отдельных, хотя и весьма существенных достижениях в области макрофизики, таких, как получение электронно-дырочной жидкости в полупроводниках, сверхтекучесть гелия 3 и другие, перейду к микрофизике. В этой области наблюдается большой всплеск активности, царит атмосфера оптимизма. И для этого имеются основания. Получила подкрепление и развитие кварковая модель строения вещества, согласно которой адроны (сильно взаимодействующие частицы — протон, нейтрон, другие барионы, а также мезоны) состоят из некоторых фундаментальных кирпичей — кварков. Правда, вначале, в 1964 году, было введено только три кварка и три антикварка. Сейчас же вводят уже 12 кварков и 12 антикварков, а иногда и больше. Если говорить об основной «обойме» из 4 кварков, то два из них иногда называют обыкновенными — хотя трудно придумать- что-либо более необыкновенное, чем кварк! — третий именуют странным и четвертый — очарованным. Кроме того, каждый из этих четырех кварков может еще отличаться по своим свойствам и иметь три особых признака или, как их назвали, три «цвета». Разумеется, усложнение картины и конкретно увеличение числа сортов «первоматерии» — кварков — не представляется особенно привлекательным из общих соображений. Но в конце концов все наши модели диктуются и проверяются опытом, а последние опыты свидетельствуют в пользу существования именно четырех основных кварков, а не трех. Впрочем, еще нельзя, по-видимому, считать саму кварковую модель доказанной.

Другое очень существенное направление микрофизики, в котором достигнут успех,— это теория и вообще понимание природы слабых взаимодействий: именно такими взаимодействиями и обусловлен, в частности, известный бета-радиоактивный распад. Кстати, в развитии теории здесь сыграло немалую роль использование аналогии со сверхпроводимостью. Вообще нужно подчеркнуть, что в физике имеется глубокое единство и образов и методов, применяемых при исследовании самых различных и на первый взгляд далеких друг от друга проблем. И действительно, не будь оптической астрономии, сегодня вообще не существовало бы астрономии. Завтра без оптической астрономии также никак обойтись нельзя. То, что произошло, никак нельзя назвать закатом оптической астрономии, это лишь появление других ветвей астрономии. Поскольку же часть всегда меньше целого, то удельный вес оптической астрономии, ее относительная роль в астрономии в целом поневоле уменьшилась. То же, по-видимому, можно сказать даже о радиоастрономии, которая бурно развивается лишь 30 лет, но уже созрела и вынуждена уступить рентгеновской астрономии место самого молодого и, скажем прямо, самого модного направления астрономических исследований. Впрочем, все эти рассуждения о «местах», конечно, весьма условны и их нужно понимать в духе известной латинской поговорки «со щепоткой соли».

Пользуюсь случаем упомянуть об одном из последних радиоастрономических результатов, который представляется очень важным особенно для тех, кто занимается проблемой происхождения космических лучей. Речь идет о галактическом гало и, в частности, о гало нашей Галактики. Еще лет 25 назад недавно скончавшийся выдающийся советский астрофизик С. Б. Пи-кельнер пришел к мысли, или скорее к заключению, что звездное население Галактики, концентрирующееся в диске, окружено протяженной короной, или, иначе, гало, заполненным, в частности, весьма разреженным газом. Вскоре появились указания на то, что галактическое гало должно быть источником радиоизлучения, другими словами, что у Галактики имеется радиогало. Но вот о его существовании спорят и до сих пор, причем этот вопрос превратился в один из «вечных» или, можно сказать, даже «проклятых» вопросов. Внести в него ясность трудно потому, что мы находимся внутри гало и не можем посмотреть на него со стороны.

Но мы можем посмотреть на радиогало других галактик, родственных нашей. Именно это и было сделано в первую очередь итальянцем Р. Сонсизи, работающим на известном радиотелескопе в Вестерборке (Голландия). Выяснилось, что у видных «с ребра» галактик N00 — 4631 и 1ЧОС — 891 имеется ярко выраженное радиогало. Особенно существен такой результат взаимоотношении галактики N00 — 891, поскольку она очень близка по своему строению, по своему типу к нашей звездной системе, то есть к нашей Галактике. И более того, проведенные недавно С. В. Булановым, В. А. Догелем и С. И. Сыроватским расчеты и сопоставление их с наблюдениями позволяют заключить о наличии радиогало и непосредственно у Галактики. Таким образом, со всех сторон поступает информация, свидетельствующая в пользу существования у Галактики и ряда других спиральных галактик достаточно мощных радиогало. А радиоизлучение в радиогало создается релятивистскими электронами, образующими электронную компоненту космических лучей и движущимися в космических магнитных полях. Позволю себе заметить, что я всегда отстаивал и опирался на представления о наличии гало, и поэтому их подтверждение для меня большая радость.

[/smszamok]

Помимо приема электромагнитных волн разных диапазонов, астрономические исследования сейчас ведутся путем непосредственного, «на месте», изучения планет, Луны и метеоритов, а также методами физики космических лучей, которые, как известно, представляют собой приходящие из космоса заряженные частицы — атомные ядра, включая протоны, а также электроны и позитроны. К резервам же можно отнести нейтринную астрономию и астрономию гравитационных волн.