"Петр Капица. Эксперимент, Теория, Практика. Статьи, Выступления" - читать интересную книгу автора

Из ряда исключительно интересных физических явлений, наблюдаемых при
низких температурах, пожалуй, самое интересное - сверхпроводимость, явление,
о котором вы, несомненно, слыхали. Оказывается, при некоторой очень низкой
температуре некоторые металлы полностью теряют свое электрическое
сопротивление. Ток, возбужденный в металле, может циркулировать сколь угодно
долго, если металл остается при необходимо низкой температуре.
Это явление движения без трения электричества в проводах, как
показывает существующая теория, противоречит нашим обычным взглядам на
движение электронов (носителей электричества в металле) через
кристаллическую решетку, так как это движение нормально должно происходить с
потерей энергии.
Несмотря на ряд очень интересных попыток создать теорию этого явления,
до сих пор еще этого никому не удавалось. Среди физиков существует
единодушное мнение, что это явление обязано своим существованием квантовой
природе явлений при низких температурах, но как оно ею обусловлено, до сих
пор остается необъясненным [ 2 ].
Из других явлений при низкой температуре, не имеющих подобия при
обычных температурах и также, по-видимому, связанных с их квантовой
природой, наиболее интересными оказываются свойства самого гелия, о которых
я предполагаю говорить более подробно.
Жидкий гелий имеет очень малый удельный вес: примерно в 7 раз меньше
воды. Он чрезвычайно прозрачен и, например, по сравнению с водой, трудно
видим.
Изучение свойств жидкого гелия привело к открытию целого ряда
интересных явлений. Еще Камерлинг-Оннес обнаружил, что .гелий имеет два
состояния: первое состояние - это нормальное, называемое гелий-I. Оно
существует до температуры 2,19 К, ниже его модификация меняется. Оставаясь
жидким, он переходит в состояние, называемое гелий-II. В этой модификации он
остается до самых низких температур, пока достигнутых.
При внимательном рассмотрении гелий-I представляет кипящую жидкость,
потому что даже свет, падающий на него, уже заставляет его кипеть. Чтобы
защитить его от окружающего тепла, сосуд с жидким гелием окружают двумя
рядами вакуумных оболочек, между которыми налит жидкий воздух. Без этих
предосторожностей жидкий гелий испарился бы в несколько десятков минут.
Второе состояние гелия резко отличается от первого. Гелий-II не кипит,
и на вид его свободная поверхность образует совершенно неподвижную
плоскость. Гелий-II обладает рядом совершенно исключительных физических
свойств. Из них, пожалуй, самым замечательным свойством является его
чрезвычайно большая теплопроводность, обнаруженная Кеезомом и его дочерью.
Это явление было обнаружено, когда теплопроводность гелия-II мерилась в
тонких трубках (капиллярах). Наиболее теплопроводными веществами, которые
нам известны при комнатной температуре, являются металлы, из них наиболее
теплопроводны медь и серебро. Многие из вас, наверное, испытали на опыте,
что если нагревать конец медного стержня и держать его за другой конец в
руке, то легко можно обжечь себе руку. Так вот, гелий в капиллярах оказался
теплопроводнее, чем медь, больше, чем в миллион раз. Совершенно естественно,
что Кеезом назвал это свойство по аналогии со сверхпроводимостью металлов -
сверхтеплопроводностью.
Опытами, проводившимися в Канаде, было также показано, что у жидкого
гелия-II очень малая вязкость - она в несколько раз меньше, чем у гелия-I.