В поисках теории керамических сверхпроводников

В последнее время в широкой печати не раз можно было видеть крупные заголовки: «Новая теория объясняет, как действует высокотемпературный сверхпроводник!» Этот газетный штамп появляется на страницах газет всякий раз после очередного визита репортера в какой-нибудь научно-исследовательский институт. Однако многие теоретики выразят сомнение в наличии такой теории, хотя и отметят, что та теория, о которой говорится в публикации, представляет определенный интерес, но она не бесспорна, как и все другие, предложенные до сих пор.


Действительно, уже на протяжении почти трех лет, с тех пор как удалось получить новый класс керамических материалов, содержащих оксид меди, которые становятся сверхпроводниками при необычно высоких температурах, ученые пытаются дать теоретическое объяснение этому явлению. Как заявил Т. Джебол из Станфордского университета, эти попытки заставили пересмотреть многие основные представления физики твердого тела. «Несколько лет назад, — сказал Джебол, — почти все нам казалось понятным».


Обычные сверхпроводники, как пояснил Джебол, — это металлы, которые хорошо проводят электрический ток даже при температурах выше критической (при которой они становятся сверхпроводниками). Такие металлы имеют избыток свободных электронов, движение которых изотропно, т. е. они перемешаются в различных направлениях. Сверхпроводимость наступает тогда, когда при очень низких температурах свободные электроны, обмениваясь фононами (квантами звука), связываются в пары, что препятствует рассеянию электронов.


По-видимому, в новых керамических сверхпроводниках электроны связаны в такие пары, но механизм связывания намного сильнее, чем фононное взаимодействие. Испытания показали также, что в этих материалах электроны проводимости движутся не изотропно, как в металлах, а преимущественно вдоль слоев оксида меди, которые перемежаются слоями из других элементов. При температурах выше критической такие керамики проводят электрический ток подобно «плохо проводящим металлам», как выразился один из теоретиков; кроме того, даже при очень незначительном изменении соотношения элементов они начинают вести себя как полупроводники или даже как диэлектрики, в которых электроны жестко связаны.


Это последнее свойство, как отмечает Джебол, напоминает более знакомое явление из физики твердого тела: некоторые диэлектрические материалы при допировании незначительным количеством других элементов становятся хорошими проводниками. Взглянув по-новому на это явление, говорит Джебол, физикам, возможно, удастся проникнуть в тайну высокотемпературной сверхпроводимости. К этому мнению присоединяется и Ф. Андерсон из Принстонского университета, удостоенный в 1977 г. Нобелевской премии за работы в области физики твердого тела. Он полагает, что тот же механизм, который «пришпиливает» электроны в керамиках в их непроводящей фазе, может связывать электроны в пары в сверхпроводящих фазах. Прямо сейчас ты можешь получить бонус от Арго казино, заходи на официальный сайт .