Штурм абсолютного нуля - [44]
Магнитное поле постоянного магнита индуцирует незатухающий ток на поверхности колечка, который в свою очередь возбуждает магнитное поле.
Колечко иттрий — бариевой керамики, предварительно охлажденное в жидком азоте, отталкивается магнитом.
В результате взаимодействия этих полей возникает сила, которая по закону Ленца стремится от — толкнуть колечко от магнита. И колечко отскакивает от магнита, словно бабочка от огня.
Заметьте, на протяжении демонстрации колечко ничем не охлаждается.
В чем секрет этого «фокуса»?
Время отогревания при комнатной температуре колечка, охлажденного в жидком азоте до критической температуры иттрий — бариевой керамики (то есть от 77К до 94—98К), равно примерно 30 секундам. Этого времени вполне достаточно, чтобы уверить неискушенного зрителя, будто бы он наблюдал сверхпроводимость при комнатной температуре.
А в самом деле, возможна ли сверхпроводимость при комнатной температуре и какие для этого требуются условия?
Однозначный ответ на этот вопрос наука дать еще не может. К единому мнению о природе высокотемпературной сверхпроводимости керамики ученые не пришли, хотя гипотез, выдвигаемых теоретиками, очень много.
Надежных экспериментальных данных, подтверждающих или отвергающих ту или иную гипотезу, пока не получено. Трудности усугубляются тем, что керамика имеет поликристаллическую, то есть зернистую структуру. Из‑за хаотического расположения зерен результаты измерений колеблются от образца к образцу. Правда, советским ученым уже удалось для исследований синтезировать монокристаллы керамики достаточно большой величины.
С момента открытия сверхпроводимости при низких температурах до теоретического обоснования этого явления прошло, как читатель уже знает, почти полвека… В какой срок уложатся на сей раз теоретики, предугадать трудно.
Однако это не удерживает экспериментаторов в их неуемном стремлении к вершинам высокотемпературной сверхпроводимости.
Когда‑то один известный физик высказался, правда по другому поводу, примерно так: можно хорошо играть в шахматы, не зная природы материала, из которого изготовлены шахматные фигуры.
Продолжая подобную аналогию, можно сказать, что гроссмейстеры высокотемпературной сверхпроводимости прекрасно разыграли дебют и перешли в миттельшпиль.
Но в отличие от шахматной партии, где время строго ограничено, невозможно предсказать, не обладая даром ясновидения, как будет протекать в дальнейшем «игра» в сверхпроводимость, длящаяся с начала нынешнего века. Однако, несомненно, проигравших в этой «партии» не будет.
12. Ученик чародея. Непокорная плазма. Династия Токамаков. Подземный склад энергии. Необычное озеро. Летающий поезд. Новейший ускоритель
Можно смело утверждать: «кораблю» сверхпроводимости уготовано большое плавание в безбрежном море технического прогресса.
Уже сегодня решение ряда перспективных проблем науки и техники не мыслится без использования сверхпроводимости.
Среди них особенно важны так называемые глобальные проблемы, решение которых имеет существенное значение для судьбы всего человечества.
Глобальной проблемой номер один является энергетическая.
Эти строки английского поэта XVIII века Уильяма Блейка, разумеется, не претендуют на строго научное определение энергии. В них ярко выражена мысль о том, что без энергии вообще немыслима жизнь человека на Земле.
С развитием технического прогресса и ростом народонаселения потребность человечества в энергии непрерывно возрастает.
Ожидается, что к 2000 году потребление энергии на нашей планете возрастет почти в три раза по сравнению с сегодняшним уровнем.
Природные запасы источников энергии не безграничны.
И уже сегодня многие страны находятся под угрозой энергетического кризиса.
С овладением энергией атомного ядра человечество получило новый энергетический источник немыслимой ранее мощности.
По оценке специалистов, природных запасов основного «топлива» атомных электростанций — урана, при его рациональном использовании, хватит человечеству на несколько сотен лет.
Ученые всего мира усиленно работают над следующим этапом использования ядерной энергии — освоением управляемых термоядерных реакций.
В ядерной (атомной) энергетике используются реакции деления тяжелых ядер, при которых ядра делятся на части нейтронами и образуются новые нейтроны.
А в термоядерной энергетике используется противоположный эффект — процесс синтеза ядер легких элементов.
Когда два легких ядра сливаются вместе, происходит так называемая термоядерная реакция.
Термоядерная реакция может происходить только, когда ядра сближаются на расстояние в одну миллионную долю нанометра.
Чтобы состоялось такое сближение, ядра должны преодолеть кулоновские силы отталкивания, то есть обладать большой кинетической энергией. Для этого вещество должно находиться при достаточно высокой температуре, порядка сотен миллионов градусов.
Термоядерные реакции сопровождаются колоссальным выделением энергии. Так, например, энергия, освобождаемая при синтезе всего лишь четырех граммов гелия из водорода, оценивается в 700 тысяч киловатт часов. Это примерно соответствует дневной потребности в энергии для бытовых нужд города с населением в несколько сот тысяч человек.
