Мы редко отдаем себе отчет в том, насколько важны низкие температуры в нашей жизни. А в то же время окружающий нас космос — это природный гигантский холодильник, не дающий нам сгореть от палящих лучей солнца. Но и. созданный человеком рукотворный холод нашел немало применений: это и получение кислорода для современной металлургии, и громадные сверхпроводящие магниты, предназначенные приблизить осуществление управляемого термоядерного синтеза, и целая отрасль медицины — криохирургия, и наиболее чувствительные приборы для обнаружения радиосигналов и измерения магнитных полей, это — в перспективе — создание вычислительных машин нового поколения и многое, многое другое.
Прежде чем все это стало реальностью, ученым нужно было изучить те физические явления, которые возникают в области температур вблизи абсолютного нуля. Что заставляло их заниматься этой работой? На первом этапе — не соображения практической пользы. В самом деле, кто станет утверждать, что Камерлинг-Оннес стремился получить жидкий гелий, чтобы охлаждать сверхпроводящие магнитные системы, если в то- время о сверхпроводимости никто не знал? Движущей силой была любознательность, наградой — чувство удовлетворения, если • удается узнать что-либо никому раньше не известное.
Чем же привлекают внимание исследователей низкие температуры? Тем, что область вблизи абсолютного нуля оказалась не такой уж «мертвой», как думали еще столетие назад: всякое движение прекращается, в'ее замерзает, и можно ставить точку. Совсем наоборот, по изобилию физических явлений, которые наблюдаются при охлаждении веществ до температуры жидкого гелия и ниже, физика низких температур может смело соревноваться с любой дру-. гои областью естествознания. Никогда не замерзающие жидкости, сверхпроводимость (да и просто электропроводность
1* о
металлов), сверхтекучесть, магнетизм (присущий, оказы-вается, чуть ли не всем на свете веществам) — каждое это явление скрывает десятки своих проблем.
И все эти свойства, проявляющиеся в макроскопических ; телах, содержащих мириады частиц, можно описать только , при помощи законов квантовой механики — законов микромира. Но прежде надо научиться применять их к большим системам, получать теоретически те ответы, которые природа подсказывает в экспериментах. Тогда знания, полученные в физике низких температур, можно использовать и в микромире, и в астрономических масштабах: есть, например, модель сверхтекучих ядер — и сверхпроводящих звезд. \
Но что же такое, собственно, «физика низких температур»? Можно ли четко ограничить эту область? Скорее, нет, и причина простая: явления природы подчиняются своим внутренним масштабам, а не той шкале, которую предлагают люди. Для каждого явления существуют низкие температуры — такие, при которых энергия теплового движения меньше или сравнима с энергией, определяющей протекание процесса. Например, те миллионы градусов, до. которых сегодня удается нагревать плазму, это еще очень низкая температура для термоядерного реактора. Наоборот, температура кипения жидкого гелия 4,2 К зачастую оказывается слишком высокой. Поэтому руководствуются традицией, согласно которой сейчас к сфере низких относят температуры от абсолютного нуля до нескольких Кельвинов.
Конечно, в небольшой книжке невозможно рассказать обо всем, что изучает физика низких температур. Поэтому были отобраны те характерные явления, природа которых может быть истолкована сравнительно просто. Исключение составляет, пожалуй, лишь сверхпроводимость, но умолчать об этом важнейшем явлении никак нельзя. Изложение предполагает, что читатель знаком со школьным курсом физики, и все, что выходит за его рамки, описывается по мере необходимости. Часть расчетов сформулирована в виде задач, решения которых приведены в конце книги. Отдельные - места в ней могут показаться трудными для понимания, но работа мысли неизбежна, если хочешь проникнуть в суть- дела, а не ограничиться верой на слово.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие 3
Глава 1. ЗАКОН ДЛЯ ХАОСА 5
Г л а в а 2. ЧЕРНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ 10
Г л а в а 3. ТЕМПЕРАТУРА ВСЕЛЕННОЙ 18
Г л а в а 4. ГЛУБОКИЙ ХОЛОД 30
Г л а в а 5. ЖИДКИЙ И ТВЕРДЫЙ ГЕЛИЙ 44
Глава 6. СВЕРХТЕКУЧЕСТЬ 60
Глава 7. ГЕЛИЙ-3 77 Г л а в а 8. МАГНИТНЫЙ ТЕРМОМЕТР И МАГНИТНОЕ
ОХЛАЖДЕНИЕ 87 Глава 9. ГЕЛИЙ И ЭЛЕКТРОНЫ 102 Г л а в а 10. МЕТАЛЛЫ 120 | Г л а в а П. СВЕРХПРОВОДИМОСТЬ 137 Г л а в а 12. ДВУМЕРНЫЙ МЕТАЛЛ ТЕРЯЕТ СОПРОТИВЛЕНИЕ 156
Решения задач 167
Цена: 100руб.
