* Данный текст распознан в автоматическом режиме, поэтому может содержать ошибки

С охлаждёнными жидким азотом, на 1 см. Принцип сверхпроводящей магнитной подвески используется в некоторых странах в железнодорожных линиях. Сверхпроводники по поведению в магнитном поле делятся на две группы: сверхпроводники 1-го и 2-го рода. Все сверхпроводники могут существовать в сверхпроводящем состоянии только в том случае, если напряжённость внешнего магнитного поля H меньше некоторого критического значения HC. Сверхпроводниками 1-го рода считаются те из них, для которых HC является чётко определённым порогом: при H < HC они становятся сверхпроводниками, а при H ≥ HC — обычными проводниками. Сверхпроводниками 1-го рода являются свинец (TC = 7,2 К), тантал (TC = 4,5 К), олово (TC = 3,7 К), алюминий (TC = 1,2 К), цинк TC = 0,88 К), вольфрам (TC = 0,012 К). В сверхпроводники 2-го рода магнитное поле проникает не сразу, а в виде отдельных сгустков силовых линий, т. н. аб ри к о со вск их в их р е й, названных в честь советского физика А. А. Абрикосова, предсказавшего их существование на основе теории сверхпроводимости В. Л. Гинзбурга и Л. Д. Ландау (1952). Т. е. для них значение напряжённости магнитного поля, при котором они возвращаются в нормальное состояние, размыто. Проникновение магнитного поля начинается при достижении нижнего критического поля HC1 и заканчивается при достижении верхнего HC2. Электрическое сопротивление восстанавливается в основном вблизи HC2. При H ≥ HC2 вещество полностью переходит в нормальное состояние. Сверхпроводников 2-го рода намного больше, чем сверхпроводников 1-го рода. Это классические сверхпроводники с высокими значениями TC: ниобий Nb (TC = 9,2 К), V3Ga (TC = 14 К), Nb3Sn (TC = 18 К) и высокотемпературные сверхпроводники, напр. YBa2Cu3O7 (TC = 93 К). Явление сверхпроводимости было открыто в 1911 г. нидерл. учёным Г. Камерлинг-Оннесом. Последовательная микроскопическая теория сверхпроводимости была построена Дж. Бардином, Л. Купером, Дж. Шриффером (США, БКШ-модель) и Н. Н. Боголюбовым (СССР). При охлаждении ниже некоторой определённой температуры электроны проводимости начинают соединяться по двое, образуя т. н. ку п е р о в с к ие п а р ы с зарядом 2e. При этом электроны в результате взаимодействия с кристаллической решёткой преодолевают силы кулоновского отталкивания между ними. (Сила взаимодействия зависит от свойств решётки; сверхпроводимость отмечается в тех проводниках, в которых оно при низких температурах преобладает над кулоновским отталкиванием.) Куперовскую пару образуют электроны противоположных спинов, поэтому суммарный спин пары равен нулю. Это очень важно, поскольку на частицы с целым (и нулевым) спином не распространяется Паули принцип, гласящий, что в одном и том же квантовом состоянии может находиться только одна частица. В результате в проводнике образуется электронный «газ», состоящий из квазичастиц, обладающих одинаковыми квантовыми параметрами. При понижении температуры ниже определённой происходит бозе-конденсация электронного «газа». Это означает, что часть пар приобретает нулевой импульс, причём в этом состоянии может скапливаться сколь угодно много пар (принцип Паули, как уже было сказано, не работает). Система таких пар с нулевым импульсом приобретает свойство сверхтекучести. Т. обр., сверхпроводимость представляет собой сверхтекучесть электронной «жидкости». Возможности использования сверхпроводимости значительно расширились после обнаружения сверхпроводников при температурах жидкого азота (—196 °С), который можно использовать для охлаждения вместо дорогостоящего гелия (см. Высокотемпературные сверхпроводники). СВЕРХРЕШЁТКА, см. Наноструктуры. СВЕРХСИ´ЛЬНЫЕ МАГНИ´ТНЫЕ ПОЛЯ´, поля с напряжённостью H ≥ 1000 кЭ (1 Э = (1/4π)·103 А/м). Классификация магнитных полей обычно связывается со способами их получения. Слабые (до 0,5 кЭ) и средние (до 40 кЭ) магнитные поля получают в лабораторных условиях с помощью постоянных магнитов и электромагнитов. Для получения сильных стационарных полей до ∼ 300 кЭ используют охлаждаемые и сверхпроводящие магниты. Поля свыше 300 кЭ получают практически только в квазистационарных (длительность импульса τ ∼ 10–3—10 с) или импульсных (τ < 10–3 с) режимах при пропускании сильных электрических токов через соленоиды различной конструкции либо при сжатии внешними силами магнитного потока внутри замкнутого проводящего витка. Простейший способ получения магнитных полей до 4000 кЭ — разряд батареи импульсных конденсаторов через одновитковый соленоид. Такое поле обладает плотностью энергии, сравнимой с энергией связи в твёрдых телах. Поэтому в зоне его действия происходит полное разрушение (превращение в пар) материала катушки и, следовательно, магнитные системы становятся пригодными только для одноразового применения. Подобного рода импульсные поля применяют для обработки металлов давлением (напр., для магнитоимпульсной сварки металлов). Самые высокие поля (вплоть до 25 000 кЭ) в лабораторных условиях получают методом сжатия магнитного потока с использованием энергии взрывчатых веществ. Астрофизические исследования указывают на существование сверхсильных магнитных полей у некоторых типов звёзд. Напр., у белых карликов обнаружены поля ∼104 кЭ, у быстро вращающихся нейтронных звёзд (пульсаров) — 106—109 кЭ. Ещё более высокие магнитные поля (107—1010 кЭ) зарегистрированы у рентгеновских пульсаров. СВЕРХТЕКУ´ЧЕСТЬ, свойство квантовых жидкостей течь без трения. Впервые обнаружено в жидком гелии (4Не) П. Л. Капицей в 1938 г. и в жидком 3Не Д. Ошеровым (СССР) и др. в 1972 г. Гелий переходит в сверхтекучее состояние при охлаждении до некоторой температуры TC, которая равна 2,17 К для 4Не и 0,9 · 10—3 К для 3Не. При температурах ниже TC вязкость гелия становится равной нулю, и он может свободно протекать через очень узкие капилляры. Теоретическое объяснение явления сверхтекучести было дано Л. Д. Ландау в 1941 г. Атомы жидкого гелия образуют единую квантовую систему, энергия и импульс которой могут изменяться только скачком на некоторую определённую величину. Поэтому до опре- 492