На грани фантастики

Да что писатели! Начиная с 1911 года ученые всего мира мечтают о создании электромагнитов, не расходующих энергию высоковольтных линий электропередач, доносящих ток до потребителя практически без потерь, о мощных электрических генераторах и двигателях и, разумеется, о сверхаккумуляторах... И не только мечтают, но и упорно работают над тем, чтобы мечты стали реальностью.

Первым эту работу начал сам Камерлинг-Оннес. Несколько лет он затратил на то, чтобы создать сверхпроводящий соленоид — катушку электромагнита. И потерпел неудачу. У сверхпроводимости очень капризный характер. Достаточно пустить по сверхпроводнику сильный электрический ток, как магнитное поле проводника «уничтожает» сверхпроводимость. Возникает впечатление, что магнитное поле проводника и сверхпроводимость — вещи несовместимые, как горячая вода и лед. Также сверхпроводимость исчезала и при малейшем повышении температуры. А поскольку получать жидкий гелий непросто даже в наши дни, когда наука оснащена мощной холодильной техникой, то ясно, каких исключительных усилий требовал каждый эксперимент.

И все же перспектива иметь материалы с электросопротивлением, равным нулю, была очень заманчивой. Такие материалы сулили возможность решать новые технические задачи — создавать при малых затратах энергии магнитные поля высокой напряженности в очень больших объемах, существенно повышать удельную мощность электрических машин, строить сверхмощные электрогенераторы для завтрашней атомной энергетики. И все больше и больше ученых всего мира включались в поиски. Невозможно даже приблизительно подсчитать, сколько было проведено экспериментов и сколько тонн самых различных металлов «изведено» за это время. Задача формулировалась до крайности «просто»: найти металл или сплав, который сохраняет сверхпроводимость при относительно высокой температуре. Тогда при низких температурах он будет выдерживать магнитные поля большой интенсивности. Эти поиски длились десятки лет. И ученые добились своего! В тридцатых годах удалось обнаружить сплавы, так называемые сверхпроводники второго рода. Они отличаются от чистых металлов — сверхпроводников первого рода — тем, что сохраняют свои качества при значительно более высокой напряженности магнитного поля.

Первые крупные достижения в создании низкотемпературной техники связаны с трудами академика П. Л. Капицы и его школы физиков-экспериментаторов. В 1957 году удалось создать теорию сверхпроводимости, достаточно полно объясняющую все аспекты этого явления. Значительный вклад в создание этой теории внесли советские физики-теоретики В. Л. Гинзбург, Л. Д. Ландау, А. А. Абрикосов, Л. П. Горьков. На основе этой теории в начале шестидесятых годов были открыты материалы, названные жесткими сверхпроводниками второго рода. Они способны, не теряя сверхпроводимости, нести постоянные токи в десятки и сотни тысяч ампер на квадратный сантиметр при напряженности магнитного поля в сотни тысяч эрстед.

Сейчас уже открыто около 30 металлов и несколько тысяч сплавов, обладающих сверхпроводимостью. Некоторые из этих сплавов не теряют своих качеств вплоть до температуры в 20 градусов абсолютной шкалы. А такую температуру уже можно получать и использовать в промышленных условиях. Советские ученые создали сверхпроводящие материалы на основе сплавов: ниобий-цирконий, ниобий-титан, ванадий-титан, ниобий-цирконий-медь, ниобий-цирконий-вольфрам, ниобий-цирконий-олово, ниобий-титан-медь и др. В начале 60-х годов, через 50 лет после открытия Камерлинг-Оннеса, группа сотрудников Института металлургии АН СССР и Физического института АН СССР разработала технологию получения сверхпроводящей проволоки из ниобий-циркониевого сплава и изготовила сверхпроводящий соленоид. Сбылась мечта фантастов о создании сверхмощных магнитов! Изготовленные советскими учеными сверхпроводящие соленоиды образуют магнитные поля напряженностью в 150 тысяч эрстед, что примерно в 300 тысяч раз превышает напряженность магнитного поля земного шара! Но ученые говорят, что это лишь первые шаги.