Сверхпроводящие магниты

Но главной достопримечательностью, от которой 
зависит судьба Лапуты, является огромный магнит, 
по форме напоминающий ткацкий станок ... 
При помощи этого магнита остров может подниматься, 
опускаться и передвигаться с одного места на 
другое, ибо по отношению к подвластной монарху 
части земной поверхности магнит обладает с 
одного конца притягательной силой, а с 
другого - отталкивающей...

Дж. Свифт. "Путешествия Лемюэля Гулливера"

Сильные магнитные поля можно получать, пропуская через катушку сильный ток. Чем больший ток течет через катушку, тем большее магнитное поле он создает. Но если катушка обладает электрическим сопротивлением, то в ней выделяется тепло. Приходится тратить огромную энергию на поддержание тока, возникают серьезные проблемы, связанные с отводом тепла (иначе катушка может расплавиться). Так, в 1937 г. впервые было получено магнитное поле с индукцией 10 Тл. Но поддерживать это поле удавалось только ночью, когда другие потребители электростанции, подающей ток в обмотку, были отключены. Выделившееся тепло отводилось проточной водой, и при этом каждую секунду 5 литров воды доводились до кипения. Именно это и ограничивает возможности получения сильных магнитных полей в обычных соленоидах.

Идея использования сверхпроводимости для создания сильных магнитных полей возникла сразу после ее открытия. Казалось бы, все, что требуется,-это намотать из сверхпроводящей проволоки катушку, замкнуть ее концы и пустить по такому контуру достаточно сильный ток. Так как электрическое сопротивление катушки равно нулю, то выделения тепла не происходит. И хотя охлаждение соленоида до температур жидкого гелия, при которых наступает сверхпроводимость, создает определенные трудности, преимущества окупили бы недостатки, если бы... магнитное поле само не разрушало сверхпроводимость.

Оказалось, однако, что выход все-таки есть. Найти его позволили законы квантовой механики, которые в сверхпроводниках, как вы уже знаете, могут работать в макроскопических масштабах.