Фізика навколо нас

Кузічев: Друзі, вітаю всіх учасників проекту "Наука 2.0" в нашій студії. У студії "Вістей ФМ" та порталу "Полит.ру" - Борис Долгін, Дмитро Іцкович і Анатолій Кузічев. Ми, до речі, так і не представилися минулого разу. Може, зараз два рази тоді представимся? Анатолій Кузічев, Борис Долгін і Дмитро Іцкович.
Іцкович: Боря, давай тепер ти ...
Кузічев: І Андрій Варламов: - другу програму поспіль.
Іцкович: Це у нас надпровідність виникла, по-моєму.
Кузічев: Це надпровідність, тільки що. І згасла. Андрій Варламов другу програму поспіль у нас. Неймовірно цікаво, дуже захоплююче. Мало зрозуміло, але страшенно цікаво чомусь. Ось це фізика. Ми взагалі хотіли цю програму присвятити, як це, "фізика серед нас", і я навіть вловлював в минулій програмі. Пам'ятайте, як Андрій Андрійович говорив, що говорить, мовляв, не потрібно намагатися виміряти, де знаходиться щось, тому що ти зіпсуєш йому стан. Я подумав: подивіться, адже як легко перекинути, так би мовити, від цього явища, від цього принципу, здавалося б, квантового в наше життя. Ось дзвонить вам дружина, скажіть їй: стара, що не міняй мою хвильову функцію ...
Іцкович: "Де ти? Де ти?" - каже. "Чи не псуй мені вечір!"
Варламов: Ну ось бачите, а ви мені говорите, що незрозуміло. Ви суть вловили відразу.
Кузічев: Ну да. Але тим не менше давайте ми закінчимо з надпровідністю ...
Іцкович: "Де ти?" - запитала дружина. І негайно поміняла моє квантовий стан.
Кузічев: Закінчимо надпровідність, а потім вже до "фізики навколо нас". Гаразд? Давайте.
Варламов: Отже, давайте закінчимо надпровідність, тому що ми досягли найважливішою точки, а саме: 1957 рік, створена мікроскопічна теорія надпровідності. Нарешті фізики стали розуміти, в чому полягає явище. 46 років треба було.
Іцкович: А можна сформулювати коротко: в чому?
Варламов: Я це вже сказав у минулій передачі. Зараз я можу повторити, що у нас в металі є величезна кількість, гігантська кількість електронів. Вони утворюють так зване фермі-море, ну тобто фермієвського систему з полуценним спіном частинок.
Іцкович: Спін - це що таке?
Варламов: Спін - це вроджений магнітний момент частинки. Вона нібито крутиться, зарядженачастка, і виникає магнітний момент. І він дуже важливий для того, щоб описати властивості - колективісти частки або індивідуали. Ось уявіть собі, що ви входите в автобус на кінцевій зупинці.
Іцкович: І все крутяться.
Варламов: Кожен сідає, ось є два місця сидіння, а кожен сідає по одному, правда?
Іцкович: Так.
Варламов: Ось люди, вони фермеони в цьому плані. Якщо красива дівчина сидить, то, може бути, і підсяде. Але коли все заповнено, то тоді вже почнуть сідати на другі місця.
Кузічев: На все, ага.
Варламов: А ось Базон поводяться інакше. Це як компанія зайшла, вони відразу сіли всі разом. Ось. Так ось завдяки електрон-фононної взаємодії, яке ми припускаємо тяжінням, ми вже зрозуміли, що в якихось металах це так, в якихось немає. Які ні, ми не будемо обговорювати, вони не надпровідники і ніколи ними не будуть. А там, де фононна взаємодія перемагає, то при високих температурах температура все розкидає. У них невелика енергія зв'язку, тому вони не утворюються. Але в міру того як ви знижуєте температуру, ви доходите до точки, яка називається "критична температура надпровідності", коли ось це тяжіння перебудовує властивості металу. Тобто у вас починаються утворюватися куперовские пари, об'єднання електронів в парочки, вони випадають відразу в конденсат, і цей конденсат має властивість, що він може переносити струм без опору.
Долгін: Тобто це таке якісно нову властивість.
Варламов: Природно, якщо у вас є можливість йти з опором або без опору, природно, ви підете по короткій без опору. Тому ті електрони, які злучалися, залишаються без роботи. Все зрозуміло?
Кузічев: Угу.
Варламов: Побудована така теорія. Лев Петрович Горьков - учень Ландау - в 1958 році формулює елегантне, дуже сучасними в той час методами теоретичної фізики, рішення задачі про надпровідності, тобто отримує ті ж результати, що і Бардин-Купер-Шиффер, отримує їх в так званій диаграммной техніці. Микола Миколайович Боголюбов отримує їх своїми перетвореннями. Все це підтверджено чітко. Але що чудово в рішенні Горькова, ось з його рівняння слід, що близько критичної температури теорія БКШ і феноменологічна теорія Гінзбурга-Ландау - це одне і те ж. Тобто проста відносна теорія Гінзбурга-Ландау, отримана просто геніальним передбаченням і набагато більш простою математикою, збагачується точними коефіцієнтами, які вони не знали, а Горьков їх отримує з мікроскопічної теорії. І вже через 60 років до сих пір люди більше користуються теорією Гінзбурга-Ландау, вона простіше, тому що ми знаємо коефіцієнт. Чудово!
А далі - створили теорію і починаємо її руйнувати, а саме ... так завжди прийнято, ну не руйнувати, а розширювати. Тобто в теорії БКШ (Бардіна-Купера-Шиффера) поняття щільності цих куперовских пар, ось спарених електронів, і щілину в електронному спектрі - це було одне й те саме. А в 1959 році Абрикосов і Горьков будують теорію сплавів, тобто метал з домішками. Спочатку вони будують для нормальних металів, а потім для надпровідних, зі звичайними домішками і з домішками, які магнітні. І вони показують, то бувають такі дивні надпровідники, коли у вас щілини в спектрі немає (здавалося б, Бардін-Купер-Шиффер вимагали це як основу, через це це критерій Ландау - як надтекучість це необхідно), а надпровідність є. Тобто і показує, що можна придумати більш складні надпровідники. Йде пошук надпровідників з високими критичними параметрами, тому що пора застосування давати. А застосування затримується тим, що дуже низькі температури. Повністю слухайте в аудіоверсії.