ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Ожижение Постоянных газов из "От твердой воды до жидкого гелия" Криофизика, развитие которой почти прекратилось, начала оживать только в 20-е годы. Оживление происходило очень быстро в последующие десятилетия открытия в этой области пошли одно за другим. Достаточно сказать, что за работы по физике низких температур после Камерлинг-Оннеса Нобелевские премии были присуждены еще 4 раза (1920 г. - В. Нернсту, 1949 г. -У.Джиоку, 1962 г. - Л, Ландау, 1978 г.-П. Капицеу. Эти четыре фамилии будут ниже в соответствующих местах неоднократно упоминаться наряду с другими, обладатели которых тоже сделали крупные вклады в низкотемпературную на-)гку, но не удостоились столь высоких наград (В, Кеезом, П. Пе-бай, В. де Хаа.с, Л, В. Шубников, Э, Андроникашвили, В. Мейс-нер, В. П. Пешков и др.). [c.234] Прежде чем обратиться к новым достижениям и трудностям послевоенного периода, нужно на короткое время вернуться немного назад, к Камерлинг-Оннесу. За четыре года до смерти он предпринял последний штурм, чтобы взять еще один рубеж на пути к абсолютному нулю. Применив для откачки паров над жидким гелием 12 мощных вакуумных насосов, он понизил его температуру до 0,83 К. Сообщение об этом он озаглавил 0 самой низкой температуре, полученной до сих пор . Сообщение заканчивалось обсуждением вопроса - можно ли считать, что достигнут абсолютный предел движения к низким температурам Такая постановка была совершенно естественной - стало очевидно, что, применяя прямую откачку пара, дальше уже двигаться было практически невозможно. Нужно было либо найти другое вещество с еще более низкой температурой кипения, чем гелий, либо изобрести совсем другой, новый способ понижения температуры. [c.234] Именно на этом пути найдены были и новые способы дальнейшего понижения температуры, и еще более холодное вещество, чем обычный гелий. [c.235] Идея нового, магнитного охлаждения была основана на использовании эффекта, который впоследствии был назван магнитокалорическим. [c.235] Чтобы понять ее, необходимо вспомнить некоторые сведения, относяищеся к магнитным свойствам веществ. Способность вещества намагничиваться в магнитном поле (т.е. самому становиться магнитом) назьгаается магнитной восприимчивостью. [c.235] Спедовател1ио, чтобы отвести то же количество тепла с уровня Го = 4,2 К, нужно затратить на 58,8 - 13,3 = 55,4 Пж больше, чем при отводе тепла с уровня = 20,4 К. Но для = 0,25 К и Го = 0,83 К получается уже разница в 1171 - 352 = 819 Пж. Путь вниз здесь, несмотря на малое число градусов, дороже почти в 16 раз С приближением к О К значение / - . [c.238] Как же работает система магнитного охлаждения На рис. 7,4 такая система схематически показана в том несколько усовершенствованном виде, который она приобрела уже после первых опытов Пжиока. [c.238] Магнитная соль помещается в средней части сосуда Пыоара, В верхней, более широкой части сосуда находится ванна с жидким гелием, температура которого (например, 1 К) поддерживается откачкой пара при соответствующем давлении. В нижней части сосуда расположена камера, в которой находится охлаждаемый объект. [c.238] Трубка с магнитной солью (например, сульфатом гадолиния) соединена наверху с гелиевой ванной полоской 5 сверхпроводящего металла и снизу другой полоской 6 с охлаждаемой камерой. Эти полоски называются тепловыми ключами . Их действие основано на двух замечательных свойствах сверхпроводников, ббнаруженных вскоре после их открытия. [c.238] Эти свойства в полной мере использованы в описанной системе магнитного охлаждения. Вся она расположена между полюсами трех электромагнитов. Средний 8 предназначен для воздействия на рабочее тело - соль, верхний 7 и нижний 9 - на соответствующие тепловые ключи. [c.239] Магнитное охлаждение можно осуществлять ив дде ступени, используя верхнюю при получении более низкой исходной емпературы для работы нижней. Таким путем были достигнуты низкие температуры, отстоящие от О К меньше, чем на 0,01 К. [c.240] Физики получили, наконец, средство, позволяющее изучать свойства веществ практически во всем диапазоне криотемператур. Исследования при этом шли в двух направлениях изу. чались свойства твердых тел, главным образом а связи со свер. проводимостью и жидкого гелия, в котором было открыто еще одно, еще более удивительное сверхсвойство - сверхтекучесть. На каждом из этих двух направлений неожиданных сюрпризов было более чем достаточно. [c.240] Начнем со свойств твердых тел. После открытия сверхпроводимости ртути и свинца начались поиски и других, новых сверх-проводнжов. Сверхпроводимость была обнаружена сначала у олова, индия, таллия и галлия, а затем в 20-е годы у тантала, ниобия, титана, тория иг др. Критические температуры у них различны. Но не превышают 10 К. [c.240] Как и при всяком новом открытии, возникают два естественных желания - первое-(у физиков) - найти объяснение, построив новую теорию или расширив старую, и второе (у инженеров) -использовать его для практических целей. [c.240] Однако этим мечтам тогда не суждено было осуществиться. Оказалось, что сверхпроводник выдерживает только слабые токи (а следовательно, и магнитные поля). Если его нагружать тоКом, превышающим определенное для каждой температуры значение, сверхпроводимость исчезает Все многократные попытки получить практически пригодный сверхпроводящий магнит не увенчались успехом. На смену радужному оптимизму по поводу будущих сверхпроводящих устройств пришел почти черный пессимизм. [c.241] Тем не менее исследования сверхпроводников и других твердых тел при низких температурах продолжались и в Лейдене, и в новых центрах - Оксфорде, Кембридже, Торонто и Берлине. [c.241] Через некоторое время к числу этих лабораторий присоединились и советские - сначала в Харькове (Украинской физикотехнологический институт - УФТИ), а затем и в Москве (институт физических проблем - ИФП). [c.241] В отличие от других европейских стран, где низкотемпературная наука и техника имели давние традиции, в России со времен Ломоносова никто этими вопросами не занимался. Холодильная техника базировалась на и пopтнoм оборудовании, а производство отечественных машин только начиналось, и то по иностранным образцам. Что касается криогеники, то Попытка проф. Н. А. Умова развить это направление в Московском университете не привела к успеху. [c.241] Однако начиная с 20-х годов криогеника в Советском Союзе Начала развиваться настолько быстро, что за несколько лет Вышла на самые передовые рубежи и дала мировой на)гке таких трех китов , как Л. В. Шубников, Л. П. Ландау и П. Л. Ка- ица. [c.241] Вернуться к основной статье