Π§ΠΈΡ‚Π°ΠΉΡ‚Π΅ ΠΊΠ½ΠΈΠ³ΠΈ ΠΎΠ½Π»Π°ΠΉΠ½ Π½Π° Bookidrom.ru! БСсплатныС ΠΊΠ½ΠΈΠ³ΠΈ Π² ΠΎΠ΄Π½ΠΎΠΌ ΠΊΠ»ΠΈΠΊΠ΅

Π§ΠΈΡ‚Π°Ρ‚ΡŒ ΠΎΠ½Π»Π°ΠΉΠ½ «Многоликий солитон». Π‘Ρ‚Ρ€Π°Π½ΠΈΡ†Π° 59

Автор АлСксандр Π€ΠΈΠ»ΠΈΠΏΠΏΠΎΠ²

К соТалСнию, всС двиТСния Π² Тидкости всСгда связаны с Ρ‚Ρ€Π΅Π½ΠΈΠ΅ΠΌ, ΠΈ поэтому Π²ΠΈΡ…Ρ€ΠΈ Π² ΠΎΠ±Ρ‹Ρ‡Π½Ρ‹Ρ… Тидкостях Π·Π°Ρ‚ΡƒΡ…Π°ΡŽΡ‚, Ссли Π²ΠΈΡ…Ρ€Π΅Π²ΠΎΠ΅ Π΄Π²ΠΈΠΆΠ΅Π½ΠΈΠ΅ Π½Π΅ поддСрТиваСтся ΠΏΡ€ΠΈΡ‚ΠΎΠΊΠΎΠΌ энСргии ΠΈΠ·Π²Π½Π΅. Π‘ΡƒΡ‰Π΅ΡΡ‚Π²ΡƒΡŽΡ‚, ΠΎΠ΄Π½Π°ΠΊΠΎ, Π·Π°ΠΌΠ΅Ρ‡Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½Ρ‹Π΅ Тидкости, Π² ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€Ρ‹Ρ… Ρ‚Ρ€Π΅Π½ΠΈΠ΅ ΠΏΡ€ΠΈ ΠΎΠΏΡ€Π΅Π΄Π΅Π»Π΅Π½Π½Ρ‹Ρ… условиях исчСзаСт! ΠŸΡ€ΠΎΠ½ΠΈΡ†Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½Ρ‹ΠΉ Ρ‡ΠΈΡ‚Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒ, ΠΊΠΎΠ½Π΅Ρ‡Π½ΠΎ, догадался, Ρ‡Ρ‚ΠΎ Π°Π²Ρ‚ΠΎΡ€ ΠΈΠΌΠ΅Π΅Ρ‚ Π² Π²ΠΈΠ΄Ρƒ явлСния свСрхтСкучСсти ΠΈ свСрхпроводимости.

Π’ 1938 Π³. ΠŸΠ΅Ρ‚Ρ€ Π›Π΅ΠΎΠ½ΠΈΠ΄ΠΎΠ²ΠΈΡ‡ ΠšΠ°ΠΏΠΈΡ†Π° (1894β€”1984) ΠΎΠ±Π½Π°Ρ€ΡƒΠΆΠΈΠ», Ρ‡Ρ‚ΠΎ ΠΏΡ€ΠΈ Ρ‚Π΅ΠΌΠΏΠ΅Ρ€Π°Ρ‚ΡƒΡ€Π΅ Π½ΠΈΠΆΠ΅ Π’ΠΊ 2,19 К Π²ΡΠ·ΠΊΠΎΡΡ‚ΡŒ ΠΆΠΈΠ΄ΠΊΠΎΠ³ΠΎ гСлия Π²Π½Π΅Π·Π°ΠΏΠ½ΠΎ ΠΏΠ°Π΄Π°Π΅Ρ‚ ΠΏΠΎ мСньшСй ΠΌΠ΅Ρ€Π΅ Π² ΠΌΠΈΠ»Π»ΠΈΠΎΠ½ Ρ€Π°Π·. Он высказал ΡΠΌΠ΅Π»ΡƒΡŽ Π³ΠΈΠΏΠΎΡ‚Π΅Π·Ρƒ, Ρ‡Ρ‚ΠΎ Π²ΡΠ·ΠΊΠΎΡΡ‚ΡŒ Π½Π΅ просто ΠΌΠ°Π»Π°, Π½ΠΎ Π²ΠΎΠΎΠ±Ρ‰Π΅ отсутствуСт, ΠΈ Π½Π°Π·Π²Π°Π» это явлСниС ΡΠ²Π΅Ρ€Ρ…Ρ‚Π΅ΠΊΡƒΡ‡Π΅ΡΡ‚ΡŒΡŽ (ΠΏΡ€ΠΈΠΌΠ΅Ρ€Π½ΠΎ Π² Ρ‚ΠΎ ΠΆΠ΅ врСмя Π½Π΅ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€Ρ‹Π΅ эффСкты свСрхтСкучСсти ΠΆΠΈΠ΄ΠΊΠΎΠ³ΠΎ гСлия наблюдал Ρ‚Π°ΠΊΠΆΠ΅ английский Ρ„ΠΈΠ·ΠΈΠΊ Π”ΠΆΠΎΠ½ АллСн). Π’ сСрии Π·Π°ΠΌΠ΅Ρ‡Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎ остроумных ΠΎΠΏΡ‹Ρ‚ΠΎΠ² ΠšΠ°ΠΏΠΈΡ†Π° Π·Π° ΠΊΠΎΡ€ΠΎΡ‚ΠΊΠΎΠ΅ врСмя выяснил Π½Π΅ΠΎΠ±Ρ‹Ρ‡Π°ΠΉΠ½Ρ‹Π΅ свойства свСрхтСкучСго гСлия, ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€Ρ‹Π΅ Π² 1941 Π³. объяснил Π›Π΅Π² Π”Π°Π²ΠΈΠ΄ΠΎΠ²ΠΈΡ‡ Π›Π°Π½Π΄Π°Ρƒ (1908β€”1968).

По Ρ‚Π΅ΠΎΡ€ΠΈΠΈ Π›Π°Π½Π΄Π°Ρƒ, Π³Π΅Π»ΠΈΠΉ ΠΏΡ€ΠΈ Ρ‚Π΅ΠΌΠΏΠ΅Ρ€Π°Ρ‚ΡƒΡ€Π΅, мСньшСй Π’ΠΊ, состоит ΠΈΠ· смСси Π΄Π²ΡƒΡ… ТидкостСй β€” Π½ΠΎΡ€ΠΌΠ°Π»ΡŒΠ½ΠΎΠΉ (вязкой, Π½Π΅ свСрхтСкучСй) ΠΈ свСрхтСкучСй Π±Π΅Π· трСния. Если Ρ‚Π΅ΠΌΠΏΠ΅Ρ€Π°Ρ‚ΡƒΡ€Π° стрСмится ΠΊ Π½ΡƒΠ»ΡŽ, Ρ‚ΠΎ вся ΠΆΠΈΠ΄ΠΊΠΎΡΡ‚ΡŒ становится свСрхтСкучСй. ДвиТСния свСрхтСкучСй ΠΊΠΎΠΌΠΏΠΎΠ½Π΅Π½Ρ‚Ρ‹ ΠΏΠΎΠ΄ΠΎΠ±Π½Ρ‹ двиТСниям идСальной Тидкости Π­ΠΉΠ»Π΅Ρ€Π°, Π½ΠΎ Π΅ΡΡ‚ΡŒ ΠΈ Π²Π°ΠΆΠ½Ρ‹Π΅ отличия, Π²Ρ‹Π·Π²Π°Π½Π½Ρ‹Π΅ Ρ‚Π΅ΠΌ, Ρ‡Ρ‚ΠΎ явлСниС свСрхтСкучСсти ΠΈΠΌΠ΅Π΅Ρ‚ ΠΊΠ²Π°Π½Ρ‚ΠΎΠ²ΡƒΡŽ ΠΏΡ€ΠΈΡ€ΠΎΠ΄Ρƒ. Π§Ρ‚ΠΎΠ±Ρ‹ ΠΏΠΎΠ΄Ρ‡Π΅Ρ€ΠΊΠ½ΡƒΡ‚ΡŒ это, ΡΠ²Π΅Ρ€Ρ…Ρ‚Π΅ΠΊΡƒΡ‡ΡƒΡŽ ΠΆΠΈΠ΄ΠΊΠΎΡΡ‚ΡŒ Π½Π°Π·Ρ‹Π²Π°ΡŽΡ‚ ΠΊΠ²Π°Π½Ρ‚ΠΎΠ²ΠΎΠΉ.

ΠœΠΈΠΊΡ€ΠΎΡΠΊΠΎΠΏΠΈΡ‡Π΅ΡΠΊΠ°Ρ квантовая тСория свСрхтСкучСсти Π±Ρ‹Π»Π° построСна Π² 1947 Π³. Н. Н. Π‘ΠΎΠ³ΠΎΠ»ΡŽΠ±ΠΎΠ²Ρ‹ΠΌ, Ρ€Π°Π±ΠΎΡ‚Π° ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€ΠΎΠ³ΠΎ впослСдствии Π»Π΅Π³Π»Π° ΠΈ Π² основу Ρ‚Π΅ΠΎΡ€ΠΈΠΈ свСрхпроводимости, ΠΏΡ€Π΅Π΄Π»ΠΎΠΆΠ΅Π½Π½ΠΎΠΉ Π² 1957 Π³. амСриканскими Ρ„ΠΈΠ·ΠΈΠΊΠ°ΠΌΠΈ Π”ΠΆ. Π‘Π°Ρ€Π΄ΠΈΠ½ΠΎΠΌ, Π›. ΠšΡƒΠΏΠ΅Ρ€ΠΎΠΌ ΠΈ Π”ΠΆ. Π¨Ρ€ΠΈΡ„Ρ„Π΅Ρ€ΠΎΠΌ. Π£ΠΏΡ€ΠΎΡ‰Π΅Π½Π½ΠΎ ΠΌΠΎΠΆΠ½ΠΎ сСбС ΠΏΡ€Π΅Π΄ΡΡ‚Π°Π²Π»ΡΡ‚ΡŒ, Ρ‡Ρ‚ΠΎ ΡΠ²Π΅Ρ€Ρ…ΠΏΡ€ΠΎΠ²ΠΎΠ΄ΠΈΠΌΠΎΡΡ‚ΡŒ, Ρ‚. Π΅. исчСзновСниС элСктричСского сопротивлСния Ρƒ Π½Π΅ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€Ρ‹Ρ… ΠΌΠ΅Ρ‚Π°Π»Π»ΠΎΠ² Π²Π±Π»ΠΈΠ·ΠΈ Π°Π±ΡΠΎΠ»ΡŽΡ‚Π½ΠΎΠ³ΠΎ нуля Ρ‚Π΅ΠΌΠΏΠ΅Ρ€Π°Ρ‚ΡƒΡ€Ρ‹, Π²Ρ‹Π·Π²Π°Π½Π° ΡΠ²Π΅Ρ€Ρ…Ρ‚Π΅ΠΊΡƒΡ‡Π΅ΡΡ‚ΡŒΡŽ «элСктронной Тидкости».

Об «элСктронной Тидкости» ΠΌΠΎΠΆΠ½ΠΎ Π³ΠΎΠ²ΠΎΡ€ΠΈΡ‚ΡŒ лишь вСсьма условно. На самом Π΄Π΅Π»Π΅ эта Β«ΠΆΠΈΠ΄ΠΊΠΎΡΡ‚ΡŒΒ» состоит ΠΈΠ· ΠΏΠ°Ρ€ элСктронов, ΠΎΠ±Ρ€Π°Π·ΡƒΡŽΡ‰ΠΈΡ… Π½Π΅Ρ‡Ρ‚ΠΎ Π²Ρ€ΠΎΠ΄Π΅ Π°Ρ‚ΠΎΠΌΠΎΠ² *). Π₯отя Π΄Π²Π° элСктрона ΠΎΡ‚Ρ‚Π°Π»ΠΊΠΈΠ²Π°ΡŽΡ‚ΡΡ элСктричСскими силами, ΠΌΠ΅ΠΆΠ΄Ρƒ Π½ΠΈΠΌΠΈ Π΅ΡΡ‚ΡŒ притяТСниС Π·Π° счСт ΠΈΡ… взаимодСйствия с кристалличСской Ρ€Π΅ΡˆΠ΅Ρ‚ΠΊΠΎΠΉ. Если притяТСниС достаточно сильноС, Ρ‚ΠΎ ΠΎΠ±Ρ€Π°Π·ΡƒΡŽΡ‚ΡΡ Β«Π°Ρ‚ΠΎΠΌΡ‹Β» ΠΈΠ· Π΄Π²ΡƒΡ… элСктронов, Π½Π°Π·Ρ‹Π²Π°Π΅ΠΌΡ‹Π΅ купСровскими ΠΏΠ°Ρ€Π°ΠΌΠΈ (идСю ΠΎ сущСствовании Ρ‚Π°ΠΊΠΈΡ… Β«Π°Ρ‚ΠΎΠΌΠΎΠ²Β» Π² свСрхпроводниках Π²ΠΏΠ΅Ρ€Π²Ρ‹Π΅ высказал Π² 1956 Π³. ΠΌΠΎΠ»ΠΎΠ΄ΠΎΠΉ амСриканский Ρ„ΠΈΠ·ΠΈΠΊ Π›Π΅ΠΎΠ½ ΠšΡƒΠΏΠ΅Ρ€). Π”ΠΎ Ρ‚ΠΎΠ³ΠΎ ΠΊΠ°ΠΊ появились купСровскиС ΠΏΠ°Ρ€Ρ‹, всС ΠΏΠΎΠΏΡ‹Ρ‚ΠΊΠΈ тСорСтичСского объяснСния свСрхпроводимости Π±Ρ‹Π»ΠΈ Π±Π΅Π·ΡƒΡΠΏΠ΅ΡˆΠ½Ρ‹ΠΌΠΈ. Π­Ρ‚Π° идСя ΠΎΡ‚ΠΊΡ€Ρ‹Π»Π° ΠΏΡƒΡ‚ΡŒ ΠΊ ΠΏΠΎΠ»Π½ΠΎΠΌΡƒ Ρ€Π΅ΡˆΠ΅Π½ΠΈΡŽ Π·Π°Π³Π°Π΄ΠΊΠΈ свСрхпроводимости.

*) Π­Ρ‚ΠΈ Β«Π°Ρ‚ΠΎΠΌΡ‹Β» Π²Π½Π΅ свСрхпроводника Π½Π΅ ΡΡƒΡ‰Π΅ΡΡ‚Π²ΡƒΡŽΡ‚ ΠΈ Π½Π΅ ΡΠ²Π»ΡΡŽΡ‚ΡΡ ΠΎΠ±Ρ‹Ρ‡Π½Ρ‹ΠΌΠΈ частицами, ΠΈΡ… Π½Π°Π·Ρ‹Π²Π°ΡŽΡ‚ квазичастицами. Π’ΠΏΡ€ΠΎΡ‡Π΅ΠΌ, ΠΈ сами элСктроны Π² ΠΌΠ΅Ρ‚Π°Π»Π»Π΅ Ρ‚Π°ΠΊΠΆΠ΅ ΡΠ²Π»ΡΡŽΡ‚ΡΡ квазичастицами, ΠΈΡ… свойства довольно сильно ΠΎΡ‚Π»ΠΈΡ‡Π°ΡŽΡ‚ΡΡ ΠΎΡ‚ свойств свободных элСктронов.

Автор присутствовал Π½Π° засСдании Ρ€ΡƒΠΊΠΎΠ²ΠΎΠ΄ΠΈΠΌΠΎΠ³ΠΎ Π›. Π”. Π›Π°Π½Π΄Π°Ρƒ тСорСтичСского сСминара, Π½Π° ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€ΠΎΠΌ Н. Н. Π‘ΠΎΠ³ΠΎΠ»ΡŽΠ±ΠΎΠ² рассказывал ΠΎ своСм Π²Π°Ρ€ΠΈΠ°Π½Ρ‚Π΅ Ρ‚Π΅ΠΎΡ€ΠΈΠΈ свСрхпроводимости, ΠΏΠΎΠ»ΡƒΡ‡Π΅Π½Π½ΠΎΠΌ нСзависимо ΠΎΡ‚ Π‘Π°Ρ€Π΄ΠΈΠ½Π°, ΠšΡƒΠΏΠ΅Ρ€Π° ΠΈ Π¨Ρ€ΠΈΡ„Ρ„Π΅Ρ€Π°. Он вспоминал, Ρ‡Ρ‚ΠΎ нСсколько Ρ€Π°Π· пытался ΠΏΡ€ΠΈΠΌΠ΅Π½ΠΈΡ‚ΡŒ свои ΠΌΠ΅Ρ‚ΠΎΠ΄Ρ‹, ΡƒΡΠΏΠ΅ΡˆΠ½ΠΎ ΡΡ€Π°Π±ΠΎΡ‚Π°Π²ΡˆΠΈΠ΅ Π² Ρ‚Π΅ΠΎΡ€ΠΈΠΈ свСрхтСкучСсти, ΠΈ ΠΊ объяснСнию свСрхпроводимости, Π½ΠΎ ΡΠ²Π΅Ρ€Ρ…ΠΏΡ€ΠΎΠ²ΠΎΠ΄ΠΈΠΌΠΎΡΡ‚ΡŒ Π½Π΅ ΠΏΠΎΠ»ΡƒΡ‡Π°Π»Π°ΡΡŒ, Ρ‡Π΅Π³ΠΎ-Ρ‚ΠΎ Π½Π΅ Ρ…Π²Π°Ρ‚Π°Π»ΠΎ. Как Ρ‚ΠΎΠ»ΡŒΠΊΠΎ Π΅ΠΌΡƒ стала извСстна Ρ€Π°Π±ΠΎΡ‚Π° ΠšΡƒΠΏΠ΅Ρ€Π°, ΠΎΠ½ нашСл свои старыС расчСты, Π²Π²Π΅Π» ΠΏΠ°Ρ€Ρ‹ ΠΈ ΠΎΡ‡Π΅Π½ΡŒ быстро ΠΏΠΎΠ»ΡƒΡ‡ΠΈΠ» Ρ€Π΅ΡˆΠ΅Π½ΠΈΠ΅ ΠΏΡ€ΠΎΠ±Π»Π΅ΠΌΡ‹.

Π§ΠΈΡ‚Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒ, ΠΆΠ΅Π»Π°ΡŽΡ‰ΠΈΠΉ ΠΏΠΎΠ΄Ρ€ΠΎΠ±Π½Π΅Π΅ ΠΎΠ·Π½Π°ΠΊΠΎΠΌΠΈΡ‚ΡŒΡΡ с этими Π·Π°ΠΌΠ΅Ρ‡Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½Ρ‹ΠΌΠΈ явлСниями, ΠΌΠΎΠΆΠ΅Ρ‚ ΠΎΠ±Ρ€Π°Ρ‚ΠΈΡ‚ΡŒΡΡ ΠΊ ΠΊΠ½ΠΈΠ³Π΅ Π’. Π‘. ЭдСльмана Β«Π’Π±Π»ΠΈΠ·ΠΈ Π°Π±ΡΠΎΠ»ΡŽΡ‚Π½ΠΎΠ³ΠΎ нуля» (М.: Наука, 1983. Π‘ΠΈΠ±Π»ΠΈΠΎΡ‚Π΅Ρ‡ΠΊΠ° Β«ΠšΠ²Π°Π½Ρ‚Β», Π²Ρ‹ΠΏ. 26). Π—Π΄Π΅ΡΡŒ ΠΌΡ‹ скаТСм Ρ‚ΠΎΠ»ΡŒΠΊΠΎ нСсколько слов ΠΎ вихрях, ΠΌΠ½ΠΎΠ³ΠΈΠ΅ интСрСсныС свойства ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€Ρ‹Ρ… Π±Ρ‹Π»ΠΈ ΠΎΡ‚ΠΊΡ€Ρ‹Ρ‚Ρ‹ амСриканским Ρ„ΠΈΠ·ΠΈΠΊΠΎΠΌ Π . Π€Π΅ΠΉΠ½ΠΌΠ°Π½ΠΎΠΌ. Π’ΠΈΡ…Ρ€ΠΈ Π² свСрхтСкучСм Π³Π΅Π»ΠΈΠΈ устроСны ΠΏΡ€ΠΈΠΌΠ΅Ρ€Π½ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊ ΠΆΠ΅, ΠΊΠ°ΠΊ Π² идСальной Тидкости Π­ΠΉΠ»Π΅Ρ€Π°. Π‘Π°ΠΌΠΎΠ΅ Π²Π°ΠΆΠ½ΠΎΠ΅ ΠΎΡ‚Π»ΠΈΡ‡ΠΈΠ΅ состоит Π² Ρ‚ΠΎΠΌ, Ρ‡Ρ‚ΠΎ «сила» ΠΎΡ‚Π΄Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎΠ³ΠΎ вихря ΠΊΠ²Π°Π½Ρ‚ΠΎΠ²Π°Π½Π°! Π’ΠΎΡ‡Π½Ρ‹ΠΉ смысл этого утвСрТдСния состоит Π² ΡΠ»Π΅Π΄ΡƒΡŽΡ‰Π΅ΠΌ. Если Π² свСрхтСкучСм Π³Π΅Π»ΠΈΠΈ Π΅ΡΡ‚ΡŒ прямолинСйная вихрСвая Π½ΠΈΡ‚ΡŒ OO' (рис. 7.15), Ρ‚. Π΅. Π²ΠΈΡ…Ρ€Π΅Π²ΠΎΠ΅ Π΄Π²ΠΈΠΆΠ΅Π½ΠΈΠ΅ сосрСдоточСно Π²Π½ΡƒΡ‚Ρ€ΠΈ ΠΎΡ‡Π΅Π½ΡŒ Ρ‚ΠΎΠ½ΠΊΠΎΠΉ Ρ‚Ρ€ΡƒΠ±ΠΊΠΈ, Ρ‚ΠΎ Π²Π½Π΅ этой Ρ‚Ρ€ΡƒΠ±ΠΊΠΈ Π½Π° расстоянии r ΠΎΡ‚ Π½ΠΈΡ‚ΠΈ ΡΠΊΠΎΡ€ΠΎΡΡ‚ΡŒ Тидкости Ρ€Π°Π²Π½Π° v = /2Ο€r *). Π—Π΄Π΅ΡΡŒ = nh/mHe, Π° n β€” Ρ†Π΅Π»ΠΎΠ΅ число (h β€” постоянная Планка, mНС β€” масса Π°Ρ‚ΠΎΠΌΠ° гСлия). Π’ ΠΎΠ±Ρ‹Ρ‡Π½ΠΎΠΉ Тидкости ΡΠΊΠΎΡ€ΠΎΡΡ‚ΡŒ Π²ΠΎΠΊΡ€ΡƒΠ³ Π²ΠΈΡ…Ρ€Π΅Π²ΠΎΠΉ Π½ΠΈΡ‚ΠΈ распрСдСлСна ΠΏΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠΌΡƒ ΠΆΠ΅ Π·Π°ΠΊΠΎΠ½Ρƒ, Π½ΠΎ сила вихря ΠΌΠΎΠΆΠ΅Ρ‚ Π±Ρ‹Ρ‚ΡŒ любой. ΠšΠ²Π°Π½Ρ‚ΠΎΠ²Π°Π½ΠΈΠ΅ силы вихря β€” ΠΎΠ΄Π½ΠΎ ΠΈΠ· проявлСний ΠΊΠ²Π°Π½Ρ‚ΠΎΠ²Ρ‹Ρ… свойств свСрхтСкучих ТидкостСй.

*) Π’Π°ΠΌ, Π³Π΄Π΅ ΡΠΊΠΎΡ€ΠΎΡΡ‚ΡŒ распрСдСлСна ΠΏΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠΌΡƒ Π·Π°ΠΊΠΎΠ½Ρƒ, Π΄Π²ΠΈΠΆΠ΅Π½ΠΈΠ΅ Π½Π΅ Π²ΠΈΡ…Ρ€Π΅Π²ΠΎΠ΅. Π­Ρ‚ΠΎ ΠΌΠΎΠΆΠ½ΠΎ Π΄ΠΎΠΊΠ°Π·Π°Ρ‚ΡŒ Ρ‚ΠΎΡ‡Π½ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊ ΠΆe, ΠΊΠ°ΠΊ ΠΌΡ‹ Π΄ΠΎΠΊΠ°Π·Π°Π»ΠΈ, Ρ‡Ρ‚ΠΎ ΠΏΡ€ΠΈ v = Ο‰r Π΄Π²ΠΈΠΆΠ΅Π½ΠΈΠ΅ Π²ΠΈΡ…Ρ€Π΅Π²ΠΎΠ΅.



ΠŸΠΎΠ΄ΠΎΠ±Π½Ρ‹Π΅ Π²ΠΈΡ…Ρ€ΠΈ ΠΌΠΎΠ³ΡƒΡ‚ Π²ΠΎΠ·Π½ΠΈΠΊΠ°Ρ‚ΡŒ ΠΈ Π² Π½Π΅ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€Ρ‹Ρ… свСрхпроводниках. Π’Π°ΠΊ ΠΊΠ°ΠΊ «элСктронная ΠΆΠΈΠ΄ΠΊΠΎΡΡ‚ΡŒΒ» пСрСносит заряд, Ρ‚ΠΎ ΠΏΡ€ΠΈ Π΅Π΅ Π΄Π²ΠΈΠΆΠ΅Π½ΠΈΠΈ Π²ΠΎΠ·Π½ΠΈΠΊΠ°Π΅Ρ‚ элСктричСский Ρ‚ΠΎΠΊ, Π° ΡΠ»Π΅Π΄ΠΎΠ²Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎ, ΠΈ ΠΌΠ°Π³Π½ΠΈΡ‚Π½ΠΎΠ΅ ΠΏΠΎΠ»Π΅. Π‘ Π²ΠΈΡ…Ρ€Π΅ΠΌ Π² свСрхпроводникС поэтому Π΄ΠΎΠ»ΠΆΠ½ΠΎ Π±Ρ‹Ρ‚ΡŒ связано ΠΌΠ°Π³Π½ΠΈΡ‚Π½ΠΎΠ΅ ΠΏΠΎΠ»Π΅, сосрСдоточСнноС Π² Ρ‚Ρ€ΡƒΠ±ΠΊΠ΅, ΠΎΠΊΡ€ΡƒΠΆΠ°ΡŽΡ‰Π΅ΠΉ Π½ΠΈΡ‚ΡŒ OO' Π½Π° рис. 7.15. Π₯ΠΎΡ€ΠΎΡˆΠΎ извСстно, ΠΎΠ΄Π½Π°ΠΊΠΎ, Ρ‡Ρ‚ΠΎ ΠΌΠ°Π³Π½ΠΈΡ‚Π½ΠΎΠ΅ ΠΏΠΎΠ»Π΅ Π½Π΅ ΠΌΠΎΠΆΠ΅Ρ‚ ΠΏΡ€ΠΎΠ½ΠΈΠΊΠ½ΡƒΡ‚ΡŒ Π² Ρ‚ΠΎΠ»Ρ‰Ρƒ свСрхпроводника, Ρ‚Π°ΠΊ ΠΊΠ°ΠΊ Π² идСальной Тидкости свСрхпроводящих элСктронов ΠΌΠ°Π³Π½ΠΈΡ‚Π½ΠΎΠ΅ ΠΏΠΎΠ»Π΅ ΠΌΠ³Π½ΠΎΠ²Π΅Π½Π½ΠΎ Π½Π°Π²ΠΎΠ΄ΠΈΡ‚ Ρ‚ΠΎΠΊΠΈ, ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€Ρ‹Π΅ ΠΏΠΎΠ»Π½ΠΎΡΡ‚ΡŒΡŽ Π΅Π³ΠΎ ΠΊΠΎΠΌΠΏΠ΅Π½ΡΠΈΡ€ΡƒΡŽΡ‚. Если ΠΆΠ΅ ΡƒΠ²Π΅Π»ΠΈΡ‡ΠΈΠ²Π°Ρ‚ΡŒ ΠΌΠ°Π³Π½ΠΈΡ‚Π½ΠΎΠ΅ ΠΏΠΎΠ»Π΅, Ρ‚ΠΎ ΠΏΡ€ΠΈ достаточно большом Π΅Π³ΠΎ Π·Π½Π°Ρ‡Π΅Π½ΠΈΠΈ ΡΠ²Π΅Ρ€Ρ…ΠΏΡ€ΠΎΠ²ΠΎΠ΄ΠΈΠΌΠΎΡΡ‚ΡŒ просто Ρ€Π°Π·Ρ€ΡƒΡˆΠΈΡ‚ΡΡ. Π’Π°ΠΊ Π²Π΅Π΄ΡƒΡ‚ сСбя классичСскиС свСрхпроводники (ΠΎΠ»ΠΎΠ²ΠΎ, алюминий, свинСц ΠΈ Π΄Ρ€.), ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€Ρ‹Π΅ Π½Π°Π·Ρ‹Π²Π°ΡŽΡ‚ свСрхпроводниками ΠΏΠ΅Ρ€Π²ΠΎΠ³ΠΎ Ρ€ΠΎΠ΄Π°.

Π‘ΡƒΡ‰Π΅ΡΡ‚Π²ΡƒΡŽΡ‚, ΠΎΠ΄Π½Π°ΠΊΠΎ, свСрхпроводники Π²Ρ‚ΠΎΡ€ΠΎΠ³ΠΎ Ρ€ΠΎΠ΄Π° (Π½Π°ΠΏΡ€ΠΈΠΌΠ΅Ρ€ Π½ΠΈΠΎΠ±ΠΈΠΉ), ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€Ρ‹Π΅ Ρ€Π΅Π°Π³ΠΈΡ€ΡƒΡŽΡ‚ Π½Π° ΠΏΡ€ΠΈΠ»ΠΎΠΆΠ΅Π½Π½ΠΎΠ΅ ΠΊ Π½ΠΈΠΌ ΠΌΠ°Π³Π½ΠΈΡ‚Π½ΠΎΠ΅ ΠΏΠΎΠ»Π΅ ΠΈΠ½Π°Ρ‡Π΅. Достаточно сильноС ΠΌΠ°Π³Π½ΠΈΡ‚Π½ΠΎΠ΅ ΠΏΠΎΠ»Π΅ ΠΌΠΎΠΆΠ΅Ρ‚ ΠΏΡ€ΠΎΠ½ΠΈΠΊΠ½ΡƒΡ‚ΡŒ Π² свСрхпроводник Π²Ρ‚ΠΎΡ€ΠΎΠ³ΠΎ Ρ€ΠΎΠ΄Π°, Π½ΠΎ Ρ‚ΠΎΠ»ΡŒΠΊΠΎ Π² Π²ΠΈΠ΄Π΅ Π²ΠΈΡ…Ρ€Π΅Π²Ρ‹Ρ… Π½ΠΈΡ‚Π΅ΠΉ. ΠœΠ°Π³Π½ΠΈΡ‚Π½ΠΎΠ΅ ΠΏΠΎΠ»Π΅ ΠΊΠ°ΠΊ Π±Ρ‹ «просвСрливаСт» сСбС отвСрстия Π² Ρ‚ΠΎΠ»Ρ‰Π΅ свСрхпроводящСй Тидкости. Π’Π±Π»ΠΈΠ·ΠΈ вихря, Π³Π΄Π΅ ΠΌΠ°Π³Π½ΠΈΡ‚Π½ΠΎΠ΅ ΠΏΠΎΠ»Π΅ максимально, остаСтся Ρ‚ΠΎΠ»ΡŒΠΊΠΎ Π½ΠΎΡ€ΠΌΠ°Π»ΡŒΠ½Π°Ρ элСктронная ΠΆΠΈΠ΄ΠΊΠΎΡΡ‚ΡŒ, Π° Π² свСрхпроводящСй Тидкости Ρ†ΠΈΡ€ΠΊΡƒΠ»ΠΈΡ€ΡƒΡŽΡ‚ Π½Π΅Π·Π°Ρ‚ΡƒΡ…Π°ΡŽΡ‰ΠΈΠ΅ Ρ‚ΠΎΠΊΠΈ, Π½Π΅ Π²Ρ‹ΠΏΡƒΡΠΊΠ°ΡŽΡ‰ΠΈΠ΅ ΠΏΠΎΠ»Π΅ Π·Π° ΠΏΡ€Π΅Π΄Π΅Π»Ρ‹ Ρ‚Ρ€ΡƒΠ±ΠΊΠΈ. Из-Π·Π° Ρ‚ΠΎΠ³ΠΎ Ρ‡Ρ‚ΠΎ элСктронная ΠΆΠΈΠ΄ΠΊΠΎΡΡ‚ΡŒ заряТСна, Π²ΠΈΡ…Ρ€ΡŒ Π² свСрхпроводникС нСсколько отличаСтся ΠΎΡ‚ вихря Π² ΠΆΠΈΠ΄ΠΊΠΎΠΌ Π³Π΅Π»ΠΈΠΈ β€” скорости свСрхпроводящих элСктронов ΡƒΠ±Ρ‹Π²Π°ΡŽΡ‚ ΠΏΡ€ΠΈ ΡƒΠ²Π΅Π»ΠΈΡ‡Π΅Π½ΠΈΠΈ r быстрСС, Ρ‡Π΅ΠΌ скорости свСрхтСкучих Π°Ρ‚ΠΎΠΌΠΎΠ² гСлия. Подобно Π²ΠΈΡ…Ρ€ΡŽ Π² Π³Π΅Π»ΠΈΠΈ, Π²ΠΈΡ…Ρ€ΡŒ Π² свСрхпроводникС ΠΊΠ²Π°Π½Ρ‚ΠΎΠ²Π°Π½: ΠΏΡ€ΠΎΠΈΠ·Π²Π΅Π΄Π΅Π½ΠΈΠ΅ срСднСго значСния ΠΌΠ°Π³Π½ΠΈΡ‚Π½ΠΎΠ³ΠΎ поля Π² Ρ‚Ρ€ΡƒΠ±ΠΊΠ΅ (Ξ—) Π½Π° ΠΏΠ»ΠΎΡ‰Π°Π΄ΡŒ Ρ‚Ρ€ΡƒΠ±ΠΊΠΈ (Ξ”S) Ρ€Π°Π²Π½ΠΎ nβ€’hc/2e, Π³Π΄Π΅ n β€” Ρ†Π΅Π»ΠΎΠ΅ число, с β€” ΡΠΊΠΎΡ€ΠΎΡΡ‚ΡŒ свСта, Π΅ β€” заряд элСктрона. Π’Π΅Π»ΠΈΡ‡ΠΈΠ½Ρƒ Π€0 = hc/2e Π½Π°Π·Ρ‹Π²Π°ΡŽΡ‚ ΠΊΠ²Π°Π½Ρ‚ΠΎΠΌ ΠΌΠ°Π³Π½ΠΈΡ‚Π½ΠΎΠ³ΠΎ ΠΏΠΎΡ‚ΠΎΠΊΠ°.

НСобычноС ΠΏΠΎΠ²Π΅Π΄Π΅Π½ΠΈΠ΅ ΠΌΠ°Π³Π½ΠΈΡ‚Π½ΠΎΠ³ΠΎ поля Π² свСрхпроводниках Π²Ρ‚ΠΎΡ€ΠΎΠ³ΠΎ Ρ€ΠΎΠ΄Π° Π±Ρ‹Π»ΠΎ ΠΎΡ‚ΠΊΡ€Ρ‹Ρ‚ΠΎ Π›ΡŒΠ²ΠΎΠΌ Π’Π°ΡΠΈΠ»ΡŒΠ΅Π²ΠΈΡ‡Π΅ΠΌ Π¨ΡƒΠ±Π½ΠΈΠΊΠΎΠ²Ρ‹ΠΌ (1901β€”1945) Π΅Ρ‰Π΅ Π² 1937 Π³. Однако ΠΏΡ€ΠΈΡ‡ΠΈΠ½Ρ‹ этого повСдСния Π΄ΠΎΠ»Π³ΠΎΠ΅ врСмя ΠΎΡΡ‚Π°Π²Π°Π»ΠΈΡΡŒ нСпонятными, ΠΏΠΎΠΊΠ° Π² 1950 Π³. Π’. Π›. Π“ΠΈΠ½Π·Π±ΡƒΡ€Π³ ΠΈ Π›. Π”. Π›Π°Π½Π΄Π°Ρƒ Π½Π΅ построили ΠΎΠ±Ρ‰ΡƒΡŽ Ρ‚Π΅ΠΎΡ€ΠΈΡŽ свСрхпроводников Π²Ρ‚ΠΎΡ€ΠΎΠ³ΠΎ Ρ€ΠΎΠ΄Π°. Π”Π²Π° Π³ΠΎΠ΄Π° спустя А. А. Абрикосов Π²Π²Π΅Π» Π½Π° Π΅Π΅ основС прСдставлСниС ΠΎ вихрях, ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€ΠΎΠ΅ показалось сначала чСрСсчур смСлым. ΠŸΠΎΡ‡Ρ‚ΠΈ дСсятилСтиС понадобилось Ρ„ΠΈΠ·ΠΈΠΊΠ°ΠΌ для Ρ‚ΠΎΠ³ΠΎ, Ρ‡Ρ‚ΠΎΠ±Ρ‹ ΠΎΡΠΎΠ·Π½Π°Ρ‚ΡŒ, ΠΊΠ°ΠΊΠΎΠΉ Π·Π°ΠΌΠ΅Ρ‡Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½Ρ‹ΠΉ Π½ΠΎΠ²Ρ‹ΠΉ ΠΎΠ±ΡŠΠ΅ΠΊΡ‚ вошСл Π² ΠΈΡ… Π½Π°ΡƒΠΊΡƒ, Π° ΠΌΠ½ΠΎΠ³ΠΈΠ΅ возмоТности, Π·Π°Π»ΠΎΠΆΠ΅Π½Π½Ρ‹Π΅ Π² абрикосовских вихрях ΠΈ ΠΈΡ… многочислСнных «родствСнниках», Π½Π΅ раскрыты ΠΈ Π΄ΠΎ сих ΠΏΠΎΡ€.

Π’Π½Π΅ΡˆΠ½Π΅ Π²ΠΈΡ…Ρ€ΠΈ Π½Π΅ ΠΎΡ‡Π΅Π½ΡŒ ΠΏΠΎΡ…ΠΎΠΆΠΈ Π½Π° классичСскиС, настоящиС солитоны. Π’Π΅ΠΌ Π½Π΅ ΠΌΠ΅Π½Π΅Π΅ ΠΌΠ΅ΠΆΠ΄Ρƒ Π½ΠΈΠΌΠΈ сущСствуСт глубокая родствСнная связь. НаиболСС ярко эта связь проявляСтся для Π²ΠΈΡ…Ρ€Π΅ΠΉ Π² Ρ‚Π°ΠΊ Π½Π°Π·Ρ‹Π²Π°Π΅ΠΌΠΎΠΌ дТозСфсоновском ΠΏΠ΅Ρ€Π΅Ρ…ΠΎΠ΄Π΅. Π’ΠΈΡ…Ρ€ΠΈ Π² дТозСфсоновском ΠΏΠ΅Ρ€Π΅Ρ…ΠΎΠ΄Π΅ ΡΡ‚ΠΎΠ»ΡŒ интСрСсны, Ρ‡Ρ‚ΠΎ с Π½ΠΈΠΌΠΈ стоит ΠΏΠΎΠ·Π½Π°ΠΊΠΎΠΌΠΈΡ‚ΡŒΡΡ ΠΏΠΎΠ±Π»ΠΈΠΆΠ΅. Они ΡΠ²Π»ΡΡŽΡ‚ΡΡ самыми настоящими солитонами ΠΈ ΠΏΡ€ΠΈ блиТайшСм рассмотрСнии ΠΎΠΊΠ°Π·Ρ‹Π²Π°ΡŽΡ‚ΡΡ ΠΎΡ‡Π΅Π½ΡŒ ΠΏΠΎΡ…ΠΎΠΆΠΈΠΌΠΈ Π½Π° дислокации.

Π­Ρ„Ρ„Π΅ΠΊΡ‚ ДТозСфсона

Π‘Π½Π°Ρ‡Π°Π»Π° познакомимся с ΠΏΡ€ΠΎΡΡ‚Π΅ΠΉΡˆΠΈΠΌ дТозСфсоновским ΠΊΠΎΠ½Ρ‚Π°ΠΊΡ‚ΠΎΠΌ, ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€Ρ‹ΠΉ с матСматичСской Ρ‚ΠΎΡ‡ΠΊΠΈ зрСния совпадаСт с Ρ…ΠΎΡ€ΠΎΡˆΠΎ Π·Π½Π°ΠΊΠΎΠΌΡ‹ΠΌ Π½Π°ΠΌ маятником. ΠŸΡ€Π΅Π΄ΡΡ‚Π°Π²ΠΈΠΌ сСбС, Ρ‡Ρ‚ΠΎ Π² мСстС нСбольшого ΠΊΠΎΠ½Ρ‚Π°ΠΊΡ‚Π° ΠΌΠ΅ΠΆΠ΄Ρƒ двумя свСрхпроводниками оставлСн ΠΎΡ‡Π΅Π½ΡŒ Ρ‚ΠΎΠ½ΠΊΠΈΠΉ (10-7 см) ΠΈΠ·ΠΎΠ»ΠΈΡ€ΡƒΡŽΡ‰ΠΈΠΉ слой (ΠΎΠ±Ρ‹Ρ‡Π½ΠΎ этот слой состоит ΠΈΠ· окисла свСрхпроводящСго ΠΌΠ΅Ρ‚Π°Π»Π»Π°). ΠžΠΊΠ°Π·Ρ‹Π²Π°Π΅Ρ‚ΡΡ, Ρ‡Ρ‚ΠΎ Ρ‡Π΅Ρ€Π΅Π· ΡΡ‚ΠΎΠ»ΡŒ Ρ‚ΠΎΠ½ΠΊΠΈΠΉ слой свСрхпроводящая элСктронная ΠΆΠΈΠ΄ΠΊΠΎΡΡ‚ΡŒ ΠΌΠΎΠΆΠ΅Ρ‚ ΠΏΡ€ΠΎΡΠ°Ρ‡ΠΈΠ²Π°Ρ‚ΡŒΡΡ ΠΈ Ρ‡Π΅Ρ€Π΅Π· ΠΊΠΎΠ½Ρ‚Π°ΠΊΡ‚ ΠΌΠΎΠΆΠ΅Ρ‚ ΠΏΡ€ΠΎΡ‚Π΅ΠΊΠ°Ρ‚ΡŒ свСрхпроводящий Ρ‚ΠΎΠΊ. Π’ ΠΊΠΎΠ»ΡŒΡ†Π΅ с Ρ‚Π°ΠΊΠΈΠΌ ΠΊΠΎΠ½Ρ‚Π°ΠΊΡ‚ΠΎΠΌ, ΠΊΠ°ΠΊ ΠΈ Π² ΠΎΠ΄Π½ΠΎΡ€ΠΎΠ΄Π½ΠΎΠΌ свСрхпроводящСм ΠΊΠΎΠ»ΡŒΡ†Π΅, ΠΌΠΎΠ³ΡƒΡ‚ Ρ†ΠΈΡ€ΠΊΡƒΠ»ΠΈΡ€ΠΎΠ²Π°Ρ‚ΡŒ Π½Π΅Π·Π°Ρ‚ΡƒΡ…Π°ΡŽΡ‰ΠΈΠ΅ Ρ‚ΠΎΠΊΠΈ.

Π­Ρ‚ΠΎ явлСниС Π±Ρ‹Π»ΠΎ прСдсказано Π² 1962 Π³. Π΄Π²Π°Π΄Ρ†Π°Ρ‚ΠΈΠ΄Π²ΡƒΡ…Π»Π΅Ρ‚Π½ΠΈΠΌ английским Ρ„ΠΈΠ·ΠΈΠΊΠΎΠΌ Π‘Ρ€Π°ΠΉΠ°Π½ΠΎΠΌ ДТозСфсоном, Π·Π°ΠΊΠ°Π½Ρ‡ΠΈΠ²Π°Π²ΡˆΠΈΠΌ ΠšΠ΅ΠΌΠ±Ρ€ΠΈΠ΄ΠΆΡΠΊΠΈΠΉ унивСрситСт. Π’Π΅ΠΌΡƒ исслСдования ΠΏΡ€Π΅Π΄Π»ΠΎΠΆΠΈΠ» извСстный амСриканский Ρ„ΠΈΠ·ΠΈΠΊ Π€ΠΈΠ»ΠΈΠΏ АндСрсон, постоянный сотрудник Π»Π°Π±ΠΎΡ€Π°Ρ‚ΠΎΡ€ΠΈΠΉ Π‘Π΅Π»Π»Π°, ΠΏΡ€ΠΈΠ³Π»Π°ΡˆΠ΅Π½Π½Ρ‹ΠΉ Π² Ρ‚ΠΎ врСмя Π² ΠšΠ΅ΠΌΠ±Ρ€ΠΈΠ΄ΠΆΡΠΊΠΈΠΉ унивСрситСт. Π’ Ρ€Π°Π±ΠΎΡ‚Π΅ ДТозСфсона, занимавшСй Π² ΠΆΡƒΡ€Π½Π°Π»Π΅ Π΄Π²Π΅ страницы, Π±Ρ‹Π» прСдсказан Ρ†Π΅Π»Ρ‹ΠΉ Π±ΡƒΠΊΠ΅Ρ‚ эффСктов. Π˜ΡΡ‡Π΅Π·Π½ΠΎΠ²Π΅Π½ΠΈΠ΅ сопротивлСния дТозСфсоновского ΠΊΠΎΠ½Ρ‚Π°ΠΊΡ‚Π° Π±Ρ‹Π»ΠΎ спустя Π΄Π΅Π²ΡΡ‚ΡŒ мСсяцСв ΠΏΠΎΠ΄Ρ‚Π²Π΅Ρ€ΠΆΠ΄Π΅Π½ΠΎ Π² Ρ‚Ρ‰Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½Ρ‹Ρ… ΠΎΠΏΡ‹Ρ‚Π°Ρ… Π€. АндСрсона ΠΈ Π”ΠΆ. Роуэлла.