Сверхпроводящие магниты. Литература в сети.
Практически регулярно сталкиваясь со сверхпроводящими магнитами по работе, если честно, я как-то долгое время особо не задумывалась о самом явлении сверхпроводимости. ЯМР-спектроскописты являются всего лишь пользователями сверхпроводящих магнитов, как правило, знают элементарные вещи, которые позволяют поддерживать магниты в рабочем состоянии, но всё это не требует специальных глубоких знаний о явлении сверхпроводимости. По-настоящему заинтересовалась я по собственной инициативе, просто из интереса, и слегка окунувшись, убедилась, что явление многогранное, очень интересное. И что приятно - поскольку советские физики активно участвовали во многих открытиях, связанных со сверхпроводимостью, то тема в нашей науке была довольно неплохо проработана, и можно читать обо всём на русском языке, да ещё, что называется, получать материал «из первых рук» - от лауреатов Нобелевской премии, непосредственно двигавших эту область. Разумеется, я говорю о лауреатах Нобелевской премии по физике за 2003 год А.А. Абрикосове и В.Л. Гинзбурге.
Абрикосов уже давно работает в Америке, однако есть статьи, написанные им ещё в советский период, как, например, та, которую я использовала для цитирования в своём посте, посвящённом сверхпроводникам второго рода. Абрикосов был членом редколлегии научно-популярного журнала «Квант», и написал в нём в 1988 году статью «Сверхпроводимость: история, современные представления, последние успехи». Спасибо редакции современного журнала - у них есть сайт, где выкладываются старые отсканированные номера. В упомянутой статье Абрикосова, помимо небольшого экскурса в историю, изложены представления о природе явления сверхпроводимости, которые сложились в 50-е годы прошлого столетия, а также рассмотрены более свежие открытия в этой области, связанные с так называемой высокотемпературной сверхпроводимостью (ВТСП). Речь идёт о материалах, обладающих сверхпроводимостью при температурах, превышающих температуру жидкого гелия, а именно - в 1986 году было установлено, что некоторые материалы способны к сверхпроводимости при температуре жидкого азота, что явилось абсолютной сенсацией по тем временам, поскольку многие были уверены, что сверхпроводимость при температурах, превышающих температуру кипения гелия, просто невозможна.
Там же, на сайте журнала «квант», я нашла ещё пару статей, показавшихся мне наиболее интересными по теме сверхпроводящих магнитов:
«Как получают сильные постоянные магнитные поля» Л. Ашкинази (январь 1981 года). В этой работе, как и следует из названия, рассматриваются пути создания магнитов с высокими полями, не только сверхпроводящих. Вернее, даже сверхпроводящие здесь не так уж подробно и разобраны, зато показаны основные трудности при создании высоких полей на обычных магнитах: проблемы прочности и теплоотвода.
«Сверхпроводящие магниты» Л.Г. Асламазова (сентябрь 1984 года) - обзорная статья, написанная в довольно сжатой форме, с короткой исторической справкой, коротко изложены основы теории, предложенной Абрикосовым, и затронута тема применения сверхпроводящих магнитов. В частности, по заинтриговавшему меня вопросу об использовании сверхпроводящих магнитах для создания поездов-экспрессов на магнитных подушках, написано следующее: «О проектах поездов на магнитной подушке в наше время, наверное, слышали все школьники. Сверхпроводящие соленоиды, установленные в вагоне, создают мощное магнитное поле, которое при движении поезда наводит индукционные токи в специальных рельсах. Согласно правилу Ленца магнитное поле этих токов направлено так, чтобы препятствовать приближению соленоида к рельсу, и поезд… повисает над полотном. В Японии уже создана семикилометровая экспериментальная линия, на которой поезд весом в 10 тонн мчится со скоростью более 500 (!) километров в час. В нашей стране разработан технический проект транспортной системы на магнитной подушке для города Алма-Ата.» Вот интересно-то, как там, в Японии, прижилось ли такое использование сверхпроводящих магнитов, про Алма-Ату вряд ли стоит строить иллюзии…
Ещё одним бесспорно интересным и полезным источником получения информации для меня стал журнал «Успехи физических наук». Обзор в его июньском номере за 2000 г. В.Л. Гинзбурга так и называется: «Сверхпроводимость: позавчера, вчера, сегодня, завтра». «Позавчера» Гинзбург отнёс к периоду 1911-1941 годов. Здесь он подробно рассматривает историю открытия явления, а также попытки объяснить явление сверхпроводимости в тот период. «Вчера» Гинзубург отнёс к периоду 1942 - 1986 гг.: «Завершение первого периода в истории изучения сверхпроводимости («позавчера») 1941-м годом, разумеется, несколько условно. Не следует, однако, забывать, что подобный рубеж определялся и тем обстоятельством, что Вторая мировая война началась в Западной Европе в 1939 г., а для СССР - в 1941 г. После этого, естественно, исследования сверхпроводимости почти прекратились. В библиографическом указателе, охватывающем работы, посвящённые сверхпроводимости за период 1911-1970 гг., среди 6579 публикаций лишь 36 относятся к 1942-1945 гг. (в 1945 г. Было опубликовано лишь 9 статей, причём написаны некоторые из них были ещё раньше). Как же это контрастирует с современной ситуацией, для характеристики которой можно указать, что за период 1989-1991 гг. было опубликовано около 15000 статей, посвящённых ВТСП, т.е., публиковалось в среднем около 15 статей в день.» Итак, «сегодня», по классификации Гинзбурга - это период с 1987 года, и пока он не завершён. Этот период характеризуется, прежде всего, изучением ВТСП. «Завтра», по мнению Гинзбурга, ещё пока не наступило (к моменту на 2001 год), поскольку новый этап должен быть ознаменован каким-то значительным шагом, событием, новым открытием в области сверхпроводимости: «Какое это событие? Хотелось бы, чтобы им оказалось понимание механизма сверхпроводимости в ВТСП купратах. …. Несомненно, поисками материалов со всё более высокими значениями критической температуры занимаются во многих лабораториях. Тот факт, что успехов в этом направлении нет уже в течение ряда лет (с 1994 г.), свидетельствует о том, что у купратов и многих других исследованных соединений повысить Т(кр.) вряд ли возможно. Но количество различных соединений огромно, и надежды найти вещество с ещё большими значениями Т(кр.), конечно, остаются. Я, как и ранее, считаю перспективными квазидвумерные (слоистые) структуры. … я не был бы особенно удивлён, если бы к 2011 г. уже были созданы комнатнотемпературные сверхпроводники. Впрочем, это не больше, чем мечта. Но ведь таким же было положение до 1986 г. в отношении высокотемпературной сверхпроводимости.» Что ж, поживём - увидим.
Говоря о Гинзбурге в контексте темы о сверхпроводимости, невозможно пройти мимо и его нобелевской лекции «О сверхпроводимости и сверхтекучести (что мне удалось сделать, а что не удалось), а также о «физическом минимуме» на начало XXI века.» Здесь он приводит краткую историю своей деятельности в области сверхпроводимости до создания высокотемпературных сверхпроводников, затем останавливается на рассмотрении высокотемпературных и комнатнотемпературных (возможности) сверхпроводников, а также агитирует за продолжение исследований его довольно старой работы - термоэлектрические явления в сверхпроводящем состоянии, говорит о работах в области сверхтекучести, и в завершение - намечает «физический минимум» - какие проблемы физики и астрофизики представляются особенно важными и интересными в начале XXI века. Про мнение Гинзбурга о «завтра» сверхпроводимости я сказала чуть выше, в целом же на своей нобелевской лекции мэтр выделил 30 пунктов того, что, по его мнению, ещё предстоит открывать молодым физикам. Думаю, к этой теме ещё стоит вернуться отдельно.