Ирина Радунская - Проклятые вопросы
Мы начали, продолжал он, с окислов лантана и никеля, имеющих структуру пировскита.
(Здесь сработала интуиция! Пировскит — один из хорошо изученных кристаллов, но на особую тайну его структуры не намекали ни одна из теорий сверхпроводимости. Ближе всех сюда приводили структуры, изученные Гинзбургом и Литтлом, но для того чтобы прийти от них к пировскитам, нужен интуитивный скачок. — И. Р.)
В течение почти трёх лет Беднорц и Мюллер провели множество экспериментов, но не продвинулись к цели.
В конце 1985 года Беднорц натолкнулся на статью французских учёных, показавшуюся ему интересной. Статья была очень далека от задач сверхпроводимости — посвящена химическому катализу, ускорению химических реакций под влиянием некоторых веществ, не расходуемых при соответствующей реакции. Авторы изучали смешанный оксид лантана, бария и меди и зависимость его характеристик от температуры. Они обнаружили, что при повышении температуры кислород выделялся из кристаллической решётки этого соединения, а при понижении температуры он возвращался в неё.
«Принимая во внимание изменения температуры, — сказал Беднорц, — и учитывая, что это вещество удовлетворяет другим критериям, вытекающим из нашей идеи, я почувствовал, что оно будет одним из кандидатов в сверхпроводники…»
«Так я натолкнулся на систему барий, лантан, медь, кислород, — продолжал Беднорц. — Конечно, нам немного повезло при открытии высокотемпературной сверхпроводимости…»
Читатель вправе считать, что и здесь ему помогла интуиция. Иначе он не смог бы перекинуть мостик от катализа к сверхпроводимости.
Далее речь зашла о том, почему Мюллер и Беднорц направили свою первую статью именно в журнал «Цайтшрифт фюр физик».
То, о чём далее говорил Беднорц, относилось не непосредственно к научной работе, а к атмосфере, в которой протекали их исследования. Впрочем, эта атмосфера весьма типична для научных учреждений. Поэтому интересно взглянуть на неё изнутри.
Вот что рассказал об этом Беднорц:
«После завершения рукописи будущей статьи доктор Мюллер и я обсуждали, где её опубликовать. Мы знали, что это будет очень возбуждающая статья. С другой стороны, мы знали, что очень легко немедленно повторить наш эксперимент. Если рукопись будет разослана нескольким рецензентам, то возможна утечка информации. По этому мы опасались, что до того, как она будет напечатана, некий специалист в области сверхпроводимости узнает о наших результатах и опубликует более полные данные в другом журнале…»
Добавим, что ко времени окончания рукописи они ещё не были способны провести окончательную проверку сверхпроводимости их вещества. Для этого надо было провести исследование взаимодействия вещества с магнитным полем, а в лаборатории не было для этого соответствующего оборудования. Заказав его, они ожидали, что оно прибудет в начале 1986 года.
При выборе журнала они исходили из того, что рецензенты журнала не должны быть узкими специалистами, но обязательно должны быть восприимчивы к новым идеям.
«Ведь наши идеи действительно были необычными, — пояснил Беднорц и добавил: — Кроме того, мы хотели бы, чтобы рецензенты журнала были порядочными людьми, чтобы не допустить утечки информации».
Первый признак сверхпроводимости они уловили 27 января 1986 года. Затем Беднорц выполнил много экспериментов, их цель — проверка изменений электрического сопротивления от состава вещества и его термообработки.
Наконец, в апреле 1986 года авторы решили опубликовать статью в общефизическом журнале, не связанном непосредственно со сверхпроводимостью. Они выбрали «Цайтшрифт фюр физик», серия Б — «Конденсированные среды». Отчасти их выбор объяснялся тем, что один из редакторов этого журнала работал в тех же лабораториях фирмы ИБМ в Цюрихе, где работали они. Рукопись представили именно ему.
Статья попала в журнал в апреле и была опубликована в сентябре 1986 года.
Оборудование, которое ожидалось в начале 1986 года, прибыло позже и было готово к работе только в начале сентября. Беднорц и Мюллер пригласили принять участие в экспериментах японского учёного доктора М. Такашиге, работавшего в одной из лабораторий фирмы ИБМ и хорошо разбиравшегося в сверхпроводимости.
Таким образом, в присутствии доктора Такашиге они убедились в том, что уже при 35К наблюдается эффект Мейсснера — выталкивание внешнего магнитного поля из сверхпроводящего материала. Основываясь на этих результатах, они направили следующую статью в журнал «Еврофизик леттерс».
«Тридцатого ноября 1986 года, — вспоминает Беднорц, — я пригласил доктора Такашиге и его семью в свой дом. Госпожа Такашиге сказала мне, что она прочитала статью в японской газете “Асахи симбун” от 28 ноября. В ней говорилось о том, что профессор Танака и его группа подтвердили сверхпроводимость нашего вещества».
Кто-то из присутствующих заметил:
«Некоторые говорят, что Вы и доктор Мюллер должны получить Нобелевскую премию…»
Вот ответ учёного:
«Для меня является некоторым грузом сознание, что публика и многие коллеги возлагают большие надежды на то, что такое признание состоится. Сейчас в области физики имеется много различных — очень хороших и важных — исследовательских работ. Однако они не получили такой рекламы, которую получили мы. Нобелевская премия зависит от качества, а не только от рекламы. Мы рады и горды тем, что уже получили большое признание после нашего открытия. Мы были поражены и счастливы, получив премию памяти Фрица Лондона. (Одного из первых физиков, указавших на физические причины сверхпроводимости. — И. Р.) Это большая честь, особенно в связи со столь быстрым присуждением. Тем более что мы не были членами низкотемпературного сообщества».
При получении Нобелевской премии Беднорц и Мюллер, как и другие лауреаты этой премии, должны были выступить с лекцией, посвящённой их открытию. При этом всегда присутствуют члены шведской королевской семьи и многочисленная публика, весьма далёкая от науки. Поэтому принято, чтобы Нобелевская лекция была общедоступной. Однако понятие доступности по-разному понимается каждым из нобелевских лауреатов.
Коллективную лекцию произнёс Беднорц. Он не сумел обойтись без математических формул и многочисленных графиков, которые в аудитории специалистов способствуют пониманию при одновременном сокращении текста лекции. Но для не физиков графики не приносят понимания того, что излагается словами. О существе дела читатель этой книги осведомлён. Но кроме этого, лекция содержит много интересного, относящегося не только к физике, но и к истории рождения открытия. Поэтому мы добавим кое-что ещё.
Первые исследования Мюллера, начатые в шестидесятые годы и посвящённые исследованию структуры семейства кристаллов, в которое входят те, среди которых позднее была обнаружена высокотемпературная сверхпроводимость, опубликованы в 1971 году. Выполняя эти исследования, Мюллер ещё не интересовался сверхпроводимостью.
Интерес к высокотемпературной сверхпроводимости возник у него в том же году при чтении статьи Т. Шнейдера и Э. Штоля, относящейся к совершенно иной области. Она касалась возможности получения металлического водорода (физическая задача, требующая отдельного рассказа. — И. Р.). Лишь глубокая интуиция учёного могла перекинуть мостик от гипотетического металлического водорода к высокотемпературной сверхпроводимости.
В это же время Беднорц работал над докторской диссертацией в Цюрихском политехникуме. Он проводил исследование при низких температурах тех же кристаллов, которые интересовали Мюллера. Тогда Беднорц тоже не думал о высокотемпературной сверхпроводимости.
Его интерес к сверхпроводимости возник только в 1978 году. Толчком был телефонный звонок Г. Рорера, руководителя Г. Биннинга, принятого на работу в лабораторию ИБМ. Но вскоре Биннинг и Рорер потеряли интерес к этим исследованиям и занялись реализацией оригинальной идеи, которая привела их к созданию удивительного нового прибора — сканирующего туннельного микроскопа — и к Нобелевской премии 1986 года. Беднорц продолжал изучать явление сверхпроводимости, оставаясь в рамках общепризнанной теории и традиционных экспериментов.
В конце 1983 года Мюллер спросил Беднорца, хотел бы он заняться совместной работой по поиску сверхпроводимости в оксидах — соединениях металлов с кислородом. Обычно такие соединения не проводят электрического тока, но некоторые из них похожи в этом отношении на металлы, причём они могут становиться сверхпроводниками, хотя и при очень низких температурах. Беднорц немедленно согласился. Так это началось.
К тому времени ряд исследователей занимался подобными работами, а Д. Джонсон с сотрудниками и 1973 году сумел получить оксид, становящийся сверхпроводящим при 13К. В 1979 году Б. К. Чакраверти показал путём теоретического анализа, что повышению температуры перехода в сверхпроводящее состояние могут способствовать поляроны, с которыми мы уже знакомы.
