Наука и общество. Нобелевские премии по физике. Современная физика. История физических открытий конца ХХ века, страница 15

Наиболее интересным жидким кристаллом сейчас считается сверхтекучий ³Не, за открытие которого американским ученым Д. М.Ли, Д. Д. Ошероффу и Р. С. Ричардсону была присуждена Нобелевская премия за 1996 год. Понятие сверхтекучести — отсутствия вязкости — ввел в физику в 1937 г. П.Л.Капица после открытия этого совершенно необычного свойства у жидкого ⁴Не.

Остановимся на совершенно уникальных свойствах сверхтекучего ³Не. Во-первых, это вещество, у которого известные еще из теории БКШ куперовские пары имеют спин, равный 1 (в сверхпроводнике 5 = 0). Это значит, что ³Не — магнитная сверхтекучая жидкость. Кроме того, куперовские пары обладают ненулевым моментом количества движения, следовательно, ³Не — анизотропная жидкость. Другими словами, ³Не имеет свойства, которые являются комбинацией свойств сверхпроводника, магнетика и жидкого кристалла. Другого такого вещества нет в природе. Благодаря открытию сверхтекучего ³Не возможность образования куперов-ских пар с ненулевым моментом количества движения перестала быть абстрактной идеей, и сейчас она обсуждается применительно к высокотемпературным сверхпроводникам.

223

Металлический водород (твердый молекулярный водород) еще не создан даже под давлением около 2 млн атмосфер (и при низких температурах). Есть веские основания ожидать, что он будет высокотемпературным сверхпроводником с Т_с ~ 100—200 К. Основная трудность при его получении связана с тем, что не существует материалов, которые бы выдерживали без пластической деформации статические давления, большие -1,7 Мбар (при таком давлении начинает течь даже алмаз). Решение задачи может быть найдено путем использования ударных волн (метод нестационарного сжатия).

Помимо металлического водорода к числу экзотических веществ можно отнести фуллериты, состоящие из гигантских молекул-фул-леренов (например, углеродной молекулы-кристалла С₆₀). Фулле-рены С₆₀ являются специфической формой углерода и обладают сверхпроводимостью при довольно высоких (Т ~ 30 К) температурах. Их исследование ведется очень интенсивно.

Проблемы получения сверхтяжелых элементов относятся, вообще говоря, к области физики атомного ядра, а не к макрофизике. Однако, по мнению В.Л.Гинзбурга, «ядерная физика в целом должна уже быть отнесена скорее к макро-,- чем к микрофизике в современном ее понимании». Число нуклонов в тяжелых ядрах весьма значительно, поэтому многое роднит ядро с каплей жидкости. Но главное — не в классификации. Существом данной проблемы является поиск и изучение еще неизвестных экзотических ядер. Основные достижения в этой области связаны с именем американского физика и химика Глена Сиборга (1912—1999), лауреата Нобелевской премии по химии 1951 г., открывшего восемь трансурановых элементов.

К сегодняшнему дню уже синтезированы элементы с атомными номерами вплоть до Z= 111. Самые тяжелые из них «живут» доли секунды. Это значит, что начиная с Z > 108—110 вещество делится с такой скоростью, что его изучение становится фактически невозможным. Между тем считается, что есть конечная вероятность существования долгоживущих изотопов с Z > 105. В начале 1999 г. появилось предварительное сообщение о том, что синтезирован 114-й элемент с массовым числом 289, «живущий» около 30 с.

Исследования необычных экзотических свойств описанных здесь веществ укрепляют фундамент науки и способствуют дальнейшему прогрессу техники.

Физика поверхностей. Двумерная электронная жидкость. Исследования различных процессов и явлений на поверхности ведутся уже давно, и за последние десятилетия здесь достигнуты значительные успехи. Особенности состояний атомов, электронов, кристаллических дефектов на поверхности и вблизи нее могут приводить к возникновению новых фаз и переходов между

224

ними в пленках толщиной 10 ⁷—10 ⁸ см. В настоящее время физики научились получать и хорошо контролировать чистоту и состояние поверхности.