Заглянем в будущее

Что такое сверхпроводимость, наверное, многие знают. Явление это открыто много десятилетий назад, но объяснить, почему при очень низких температурах электрический ток не испытывает никакого сопротивления в своем движении по проводу, удалось относительно недавно. При этом оказалось, что для создания теории не требуются новые принципы. Объяснение содержалось в законах квантовой механики, открытых, как известно, в 1926 году. Однако логическая дорожка, которая вела от генерал-закона к частному явлению сверхпроводимости, была покрыта густыми зарослями. Несмотря на то, что множество великолепных умов занимались ее поисками, удача открытия теории пришла более чем через тридцать лет. Американские физики Бардин и Купер, получившие Нобелевскую премию за создание теории сверхпроводимости, — люди высокоталантливые. Поэтому сказать, что им просто повезло, было бы несправедливо. Но нельзя забывать и того, что многие ученые (трудно, например, переоценить вклад, внесенный в проблему сверхпроводимости советскими физиками Л. Ландау, Н. Боголюбовым, В. Гинзбургом) подготовили почву, на которой выросла теория сверхпроводимости. Продолжая нашу аналогию со скрытой от глаз тропинкой, можно сказать, что исследователи, занимавшиеся проблемой сверхпроводимости до Бардина и Купера, обнаружили несколько несвязанных участков дорожки, а на долю будущих лауреатов выпало соединить эти отдельные участки в одну дорогу.

То обстоятельство, что создание теории явления оказалось таким сложным делом и потребовало труда целого поколения ученых, показывает, что объяснить его на страницах издания «Эврики» — вещь очень трудная. Кроме того, нельзя сказать, что теория завершена. Пока что она не способна дать инженерам конкретные рецепты, по которым они смогли бы добиться такого успеха, чтобы это свойство проявлялось при комнатной температуре.

Борьба за повышение температуры сверхпроводимости ведется неустанно. Рекорд, правда, сегодня невысок: пока еще минус 250 градусов. Таким образом, для использования сверхпроводимости на практике осталось сделать немало — повысить точку перехода в сверхпроводящее состояние, по крайней мере, на 300 градусов.

Ученые-теоретики усиленно заняты поисками систем, сверхпроводящих при комнатной температуре. Есть сырая идея о том, что такими системами могут быть «сандвичи» — вещества, состоящие из чередующихся молекулярных слоев диэлектрика и проводника.

Надо ли доказывать, сколь величественной является проблема поиска сверхпроводников, работающих при обычной температуре? Ведь какая будет получена огромная экономия при передаче энергии по проводам — ясно каждому!

Но стоит обратить внимание на другую вещь. Человечеству надоели выхлопные газы. Бензиновые и дизельные двигатели не доведут нас до добра. В Токио регулировщики уличного движения дежурят уже в противогазах. В больших городах в буквальном смысле слова нечем дышать. Неудивительно, что именно в Японии, плотно населенной и технически высокоразвитой стране, разрабатываются идеи магнитного транспорта, использующего даже существующие сверхпроводники, работающие только при температуре жидкого гелия. Японцы считают, что, несмотря на огромную дороговизну транспортной трубы-тоннеля, омываемого жидким гелием, за это дело стоит взяться. Каков же принцип действия «магнитного» транспорта?

Он хорошо известен. Помещенные на определенных расстояниях электромагниты «перебрасывают» небольшой вагончик друг к другу. Пройдя один магнит, вагончик по инерции и под действием тяжести устремится вперед и чуть вниз. Тут его подхватит второй магнит. Правда, движение будет происходить по слегка волнистой кривой, однако пассажиру это не причинит особых неудобств. Огромная скорость и практически отсутствие затрат энергии на движение окупят, по мнению японцев, расходы по поддержанию сверхнизкой температуры в минус 270 градусов.

Теперь ясно, что открытие сверхпроводников, работающих при обычных температурах, произвело бы революцию не только в технике электропередачи, но и на транспорте.

Сверхпроводимость — это еще в большой степени мечта. И, несмотря на то, что перспективы этой отрасли науки совершенно фантастичны, на развитии ее не сосредоточены такие силы, как на усовершенствовании полупроводников.

* * *

Создание новых полупроводящих материалов остается по-прежнему в центре внимания техники. Работы ведутся как в области улучшения свойств полупроводников типа кремния и германия, так и в области поисков поля у проводниковых сплавов типа арсенида галлия. Казалось бы, что делать исследователю с таким материалом, как кремний? Кремний — он кремний и есть!

Но оказывается, что полупроводниковые свойства чувствительны ко всему на свете. Мельчайшие дефекты, ничтожнейшие примеси могут существенно изменить свойства материала. Так что страницы научных и технических журналов остаются заполненными исследованиями, посвященными давно известным материалам.