09.12.2012

Тоска по Гинзбургу: 8 ноября 2009 года ушел из жизни нобелевский лауреат

Виталий Лазаревич получил Нобелевскую премию за «сверхпроводимость».

Виталий Лазаревич Гинзбург – один из наиболее известных физиков, работавших в Физическом институте им. П. Н. Лебедева РАН, нобелевский лауреат, человек, который был «мотором» множества исследовательских проектов в самых разных областях физики. Виталий Лазаревич скончался 8 ноября 2009 года.

Виталий Лазаревич получил Нобелевскую премию за «сверхпроводимость». Эта область физики была одной из самых любимых его тем. А самым лакомым была высокотемпературная сверхпроводимость.

Сверхпроводимость – явление исчезновения сопротивления электрическому току в некоторых металлах при понижении температуры. Причем для большинства металлов температуры перехода в сверхпроводящее состояние весьма низки и лежат вблизи абсолютного нуля температур. В. Л. Гинзбург заинтересовался возможностью получить сверхпроводящее состояние при температурах, хоть сколько-нибудь приближающихся к температурам, при которых мы живем, в 1964 году, когда рекордно высокой температурой сверхпроводящего перехода была температура чуть выше 18 градусов Кельвина в ниобий-оловянных сплавах. Градусы шкалы Кельвина принято обозначать заглавной буквой К, они равны привычным градусам Цельсия, но отсчитываются от абсолютного нуля температуры. По шкале Цельсия абсолютный нуль температуры есть минус 273,16 градусов по Цельсию, так что упомянутая температура 18 К округленно составляет минус 255 градусов по Цельсию.

Суть явления сверхпроводимости – объединение электронов металла в пары при некоторых обстоятельствах. Тогда движение электронов металла оказывается скоррелированным, они все оказываются как бы «связанными», и не происходит рассеяния одного электрона на тех или иных «препятствиях», т. е. трения, которое и есть источник электрического сопротивления. При этом стоит отметить, что электроны как одноименно заряженные частицы на близких расстояниях сильно отталкиваются, так что такая «сверхпроводящая» связь возможна только между электронами, находящимися достаточно «далеко» друг от друга. Конечно, все эти масштабы, близкие и далекие расстояния таковы по атомным меркам. В подавляющем большинстве известных переходов в сверхпроводящее состояние связь между электронами обеспечивает взаимодействие с фононами, колебаниями кристаллической решеткой металла.

В 1964 году была опубликована статья В. Литтла о возможности сверхпроводимости в квазиодномерных органических структурах за счет другого типа взаимодействия электронов. Именно эта статья заинтересовала В. Л. Гинзбурга, который предложил гораздо более перспективный объект для изучения – квазидвумерные сандвичи металл-полупроводник. При этом Виталий Лазаревич пошел против господствовавших теоретических воззрений того времени: считалось, что образующее пары взаимодействие в принципе настолько слабо, что не может выдержать сколько-нибудь значительного повышения температуры. 20-30 К – вот предел мечтаний о температуре сверхпроводящего перехода. Гинзбурга этот предел не устроил, он создал целую школу последователей, в исследованиях которых было строго доказано, что никакого верхнего предела для критической температуры сверхпроводимости нет. В 1977 году была опубликована коллективная монография «Проблема высокотемпературной сверхпроводимости», в которой этот вывод был подробно обоснован. Гинзбург придал количественный смысл понятию «высокотемпературная сверхпроводимость»: он считал таковой сверхпроводящее состояние при температуре выше температуры кипения жидкого азота (77 К или минус 196 градусов по Цельсию). Однако в течение примерно двадцати лет доводы школы Гинзбурга не воспринимались большинством физиков мирового сообщества. Словами Гинзбурга: «... в конце 1984 года на сессии отделения Академии ко мне подошел один из оппонентов и с гнусной ухмылкой поинтересовался, как поживает моя жаропрочная сверхпроводимость».

Но через полтора года после этого эпизода высокотемпературная сверхпроводимость была открыта, причем в совершенно неожиданном классе материалов – квазидвумерных керамиках, которые и проводниками могли считаться с натяжкой. Оказалось, однако, что на высокие температуры сверхпроводящего перехода претендуют «плохие» металлы, с высоким сопротивлением электрическому току в нормальном состоянии. С тех пор открыто немало классов высокотемпературных сверхпроводников, а рекорд температуры сверхпроводящего перехода в настоящее время держит сложная керамика HgBaCaCuO(F): 164 К при давлении 400 кбар (или минус 109 градусов по Цельсию), результат получен в 2003 году.

И тогда В. Л. Гинзбург в целом ряде своих статей, книг и выступлений обосновал следующую цель – получить переход в сверхпроводящее состояние при комнатной температуре. Это стало его мечтой. Виталию Лазаревичу удалось убедить довольно много людей в том, что его мечта реальна. В 2005 году возник проект создания Национальной лаборатории высокотемпературной сверхпроводимости, и такая лаборатория была создана в ФИАН. Проект получил ассигнования правительства, для нужд лаборатории реконструируется один из корпусов московской площадки ФИАН, и по планам в 2015 году лаборатория обретет тот вид, который очень хотел увидеть Виталий Лазаревич – но уже не увидит...

Алексей Грибков

Источники:

1. KM.RU