Двадцать лет назад в пору беззаботной юности я посетила одно чрезвычайно удивительное мероприятие, которое в настоящий момент пробудило желание узнать – а что изменилось с тех пор? Как продвинулась наука в изучении неизвестного тогда для меня явления?
А удивиться было чему! В целях ли агитации, просвещения, а может, по сложившемуся обычаю менять экскурсионную программу на ходу, но я с одноклассниками непредвиденно оказалась в стенах Красноярского государственного университета. Мы вяло потолкались у давно почивших зверушек в «колодце» биофака, с зародившимся интересом заглянули в лабораторию, где выращивались растения в условиях невесомости, а потом нас заинтриговали показом какого-то «фокуса-покуса», проводимого на факультете физики.
Изучение этого предмета в школе было для меня ни что иное, как самоистязание. Отсутствие задатков технаря делало физику наукой, ломающей мою психику, но стадный инстинкт повёл меня на анонсированное действо. Народ в аудитории набился тесно. На главном плане был стол со стоящими на нём металлическими ёмкостями, похожими на мини-цистерны. «Фокусник», мужчина средних лет, держал в руке круглый предмет, диаметром пяти-шести сантиметров, и призывал всех убедиться в его материальности, давая потрогать, пощупать и чуть ли не на зуб попробовать. А потом открыл крышку резервуара, поднёс сверху шарик…. и всё! Это всё, что я помню в тот момент, потому что мой мозг на мгновение перестал функционировать: шарик остался висеть в воздухе!!! И довольно продолжительное время…Лишь придя в себя, я узнала, что явление это зовут «сверхпроводимость».
Это длинное предисловие к последующему изложению мне очень хотелось включить в текст для гуманитариев (да простят меня физики всего мира!), кто, подобно мне, испытывает смешанные чувства любопытства и осторожности к явлениям, недоступным нашему пониманию. А ведь есть ещё и художники, которым и то, и другое чуждо. Бывает баланс, но крайне редко. Так, чтобы баланс был между всеми тремя составляющими – ни разу не видела.
Так вот, спустя почти два десятилетия, тот случай привёл меня к выбору темы повествования.
Сверхпроводимость – это свойство многих проводников, состоящее в том, что их электрическое сопротивление скачком падает до нуля при охлаждении ниже определённой критической температуры.
Сверхпроводимость была обнаружена во многих металлах и сплавах и в некоторых полупроводниковых и керамических материалах, число которых все возрастает. Не буду вдаваться в пересказывание курса физики, добавлю лишь, что шокирующий меня «фокус» дословно звучит как «магнитная левитация». Инженеры давно уже задумывались о том, как можно было бы использовать огромные магнитные поля, создаваемые с помощью сверхпроводников, для магнитной подвески поезда. За счет сил взаимного отталкивания между движущимся магнитом и током, индуцируемым в направляющем проводнике, поезд двигался бы плавно, без шума и трения и был бы способен развивать очень большие скорости. Держать же вагон над дорогой и двигать его вперед должно магнитное поле, которое создают установленные в дне вагона сверхпроводящие магниты. В Японии и в странах Европейского Союза ведутся разработки опытных образцов железной дороги со сверхпроводящей магнитной подвеской. Железнодорожный путь представляет собой полосу из уложенных перпендикулярно движению металлических стержней, в которых наводится управляемая с помощью компьютера волна тока, бегущая под вагоном и перед ним. Взаимодействие тока с магнитным полем одновременно тянет вагон вперед и поддерживает просвет между дном вагона и дорогой.
Первое испытание опытного поезда состоялось в Японии 7 декабря 2005 года. Он развил скорость более 500 км/ч (рекорд скорости поезда с магнитной левитацией на 01.01.06 составляет 581 км/ч), просвет составил около 10 см. Это достижение характерно именно для Японии, где в течение длительного времени ведутся разработки всех технологий для сверхскоростных железных дорог. По-видимому, использование для сверхскоростных железных дорог принципа магнитной подвески и сверхпроводящих магнитов более перспективно, чем применение реактивных двигателей и воздушных подушек. Есть надежда, что вновь создаваемые устройства будут давать минимум шума и теплового и химического загрязнения воздуха.
Я описала лишь один случай применения сверхпроводников. На практике же они используются в различных отраслях промышленности. Большинство людей просто не слышали об этом явлении. Другие, более эффектные технические применения физических открытий, например атомная бомба, лазеры, полупроводниковая электроника, заслоняли сверхпроводимость. Как писал В. Л. Гинзбург, один из соавторов книги «Сверхпроводимость» — как-то получилось, что исследования в области высокотемпературной сверхпроводимости оказались немодными (слово «мода» здесь с полным основанием употребляется без кавычек, ибо в научной деятельности и научной среде именно мода играет иногда большую роль). Трудно чего-то добиться уговорами. Обычно лишь какой-то явный успех (или сообщение в печати, пусть и неточное, о таком успехе) может совершенно, и притом быстро, изменить ситуацию. Почувствовав «запах жареного», вчерашние скептики или даже хулители способны превратиться в рьяных сторонников нового направления. В заключение я хотела бы обратить внимание на то, что в области исследования фундаментальных свойств сверхпроводимости есть «путеводная звезда». Это встречается далеко не часто, чтобы можно было сформулировать цель, которая одновременно была бы понятна и людям, совершенно не сведущим в деталях исследований. Такая цель — достижение комнатно-температурной сверхпроводимости, которая позволит побить рекорды критической температуры.
Современная российская наука, как и другие виды деятельности, давно перешла на рыночные отношения и вынуждена кормить себя сама, экономя на новых исследованиях и выпрашивая средства у всевозможных инвесторов. Вот только не придётся ли нам потом покупать собственный урожай.
А на прощанье Вам рецептик (сами знаете откуда). Кушайте себе…
Только соблюдайте технику безопасности!
рецепт приготовления сверхпроводника в школьной лаборатории.
1. Возьмите 1,13 г оксида иттрия, 3,95 г углекислого бария, 2,39 г оксида меди.
2. Перемешайте, а затем растолките в порошок в ступке.
3. Получившуюся смесь отожгите — продержите в печи при температуре 950°C приблизительно 12 ч.
4. Охладите полученный комок и вновь растолките его в ступке.
5. Спрессуйте порошок в таблетки (может быть, впоследствии для проведения каких-либо опытов понадобятся другие формы, например кольц
6. Снова отожгите получившиеся таблетки при той же температуре и в течение того же времени, однако теперь с обязательной подачей в печь кислорода.
7. Медленно охладите таблетки — скорость понижения температуры не должна превышать 100°C/ч.