Nobelevskaya premiya po fizike za 2003 god
15.10.2003 15:53 | Yu. V. Adamov, E. E. Onishenko/scientific.ru

V etom godu Nobelevskuyu premiyu po fizike poluchili Aleksei Alekseevich Abrikosov, Vitalii Lazarevich Ginzburg i Entoni Leggett. Dvoe laureatov - iz Rossii, eto ochen' priyatno. No poskol'ku o vazhnosti etogo sobytiya dlya rossiiskoi nauki i politiki luchshe skazhut sami laureaty i drugie mudrye lyudi, my luchshe rasskazhem o tom, pro chto vse eto.

Sverhprovodimost' - obrashenie elektricheskogo soprotivleniya materiala v nol' pri nizkih temperaturah - na protyazhenii mnogih desyatiletii ostavalas', pozhalui, samym zagadochnym yavleniem v oblasti fiziki tverdogo tela. Dazhe seichas (bolee 90 let spustya posle otkrytiya sverhprovodimosti Kamerling-Onnesom), posle vrucheniya neskol'kih Nobelevskih premii za nauchnye dostizheniya v oblasti sverhprovodimosti, ostaetsya eshe nemalo neyasnyh voprosov . K nachalu zhe pyatidesyatyh godov skol'-nibud' zakonchennaya teoriya, opisyvayushaya eto interesneishee yavlenie, otsutstvovala.

V 1957 godu vyshla rabota Abrikosova "O magnitnyh svoistvah sverhprovodnikov vtorogo roda" (A.A. Abrikosov, ZhETF 32, 1442(1957)). V etoi rabote bylo pokazano sushestvovanie novogo tipa sverhprovodimosti - sverhprovodimosti II roda. Teoriya sverhprovodnikov vtorogo roda potom stala bol'shoi oblast'yu nauki o sverhprovodnikah.

Etot tip sverhprovodnikov otlichalsya ot ranee izuchennyh sverhprovodnikov I roda tem, chto v nih moglo pronikat' magnitnoe pole. Kak vyyasnil Abrikosov, pole moglo pronikat' v sverhprovodnik otdel'nymi silovymi liniyami v oblasti kotoryh sverhprovodimost' podavlyalas'. Vokrug silovoi linii, prosochivsheisya v sverhprovodnik, obrazovyvaetsya struktura iz sverhprovodyashego kondensata. Pronikshie v sverhprovodnik silovye linii vmeste s nakruchenoi strukturoi v kondensate teper' nazyvayutsya vihryami Abrikosova. Sverhprovodimost' pervogo roda podavlyaetsya magnitnym polem bol'she nekotorogo kriticheskogo. Dlya sverhprovodnikov zhe vtorogo roda est' dva kriticheskih polya - pole pri kotorom obrazuyutsya vihri i otdel'nye silovye linii pronikayut v obrazec, i verhnee kriticheskoe pole pri kotorom vihri slivayutsya i sverhprovodimost' podavlyaetsya vo vsem obrazce. Kak okazalos', verhnee kriticheskoe pole dlya sverhprovodnikov II roda gorazdo bol'she, chem kriticheskoe pole dlya sverhprovodnikov I-go tipa. Na sverhprovodnikah II roda stroyatsya vse sovremennye moshnye magnity. Pri etom otkrytye Abrikosovym vihri sushestvenny dlya inzhenernoi chasti tehnologii - pravil'nym obrazom "zakalivaya" sverhprovodnik v sil'nyh polyah, mozhno izmenyat' lokalizaciyu otdel'nyh vihrei Abrikosova, sidyashih na defektah reshetki, i takim obrazom podnimat' verhnee kriticheskoe pole. Kstati, magnity so sverhprovodnikami vtorogo roda dali vozmozhnost' poluchit' premiyu etogo goda po medicine, kotoraya prisuzhdena za YaMR tomografiyu.

Stat'yu Abrikosova v ZhETF privodyat v primer kak ideal'nyi obrazec nauchnoi stat'i - prakticheski v odnoi publikacii postavlena i polnost'yu reshena vazhnaya zadacha. Krome vsego prochego raschetnaya chast' stat'i prosto virtuozna (mozhet, skazalas' malodostupnost' komp'yuterov v tu epohu?).

Predpolozhim, chto sushestvuet ochen' vnimatel'nyi k istorii, no neznakomyi s teoriei sverhprovodimosti chitatel'. On, navernyaka, by nedoumeval: ved' teoriya sverhprovodimosti opublikovana Bardinym, Kuperom i Shriferom tozhe v 1957 godu, tak chto Abrikosov ee znat' ne mog. Na samom dele, pochti vse yavleniya v sverhprovodnikah uzhe umeli opisyvat' k momentu poyavleniya teorii BKSh. Delalos' eto s pomosh'yu fenomenologicheskoi teorii Ginzburga-Landau. Eta teoriya, konechno, ne proyasnyala prichiny sverhprovodimosti na mikroskopicheskom urovne. Ei byl prosto bezrazlichen mehanizm obrazovaniya par elektronov i dazhe sushestvovanie etih par (v stat'e Ginzburga i Landau dazhe byla fraza vrode: "Gde e parametr, kotoryi net osnovanii polagat' ne ravnym zaryadu elektrona", na samom dele on okazalsya raven 2e iz-za kuperovskogo sparivaniya elektronov). Teoriya prosto opisyvala perehod v sverhprovodyashee sostoyanie kak fazovyi perehod II roda, t.e. perehod soprovozhdayushiisya izmeneniem simmetrii sistemy. Sverhprovodnik pri etom opisyvalsya polem kompleksnogo parametra poryadka s uchetom ego fluktuacii. Posle postroeniya teorii BKSh stalo yasno, chto kompleksnyi parametr poryadka sootvetstvuet volnovoi funkcii kondensata elektronno-dyrochnyh par (eto pokazal Gor'kov v 1959 godu).

Nekotoraya modifikaciya teorii Ginzburga-Landau opisyvaet i povedenie zhidkogo He³. Pravda, parametr poryadka v etoi sisteme - kompleksnyi tenzor 2-go ranga (matrica 3x3, kotoraya svyazyvaet spinovyi i orbital'nyi moment kuperovskih par), vsego u nego 18 nezavisimyh komponent. Pozhalui, zhidkii gelii - veshestvo s samym bol'shim naborom simmetrii. Poetomu issledovanie ego interesno do sih por. Bogatyi nabor simmetrii i vozmozhnost' ih narusheniya pozvolyaet modelirovat' s pomosh'yu zhidkogo geliya evolyuciyu rannei vselennoi, kotoroe tozhe soprovozhdalos' posledovatel'nym spontannym narusheniem razlichnyh simmetrii (ob etom sm. knigu Volovika Universe in Helium droplet (Vselennaya v kaple geliya)). Vpervye rol' simmetrii v teorii zhidkogo geliya byla osoznana v rabotah tret'ego laureata - Entoni Leggetta. On zhe vpervye opisal ves'ma netrivial'noe povedenie He³ v yaderno-magnitno-rezonansnyh eksperimentah.

Estestvenno, dostizheniya laureatov daleko ne ogranichivayutsya temi, za kotorye oni poluchili premiyu. Posle vihrei Abrikosova s ego familiei associiruetsya "vechnozelenaya knizhka pro funkcii Grina" (Abrikosov, Gor'kov, Dzyaloshinskii), kotoraya vyshla v 1962 godu, no po kotoroi uchatsya do sih por. Sobstvenno, metodov iz etoi knizhki do sih por hvataet dlya delaniya peredovoi nauki.

Leggeta seichas chasto vspominayut v svyazi s teoriei kvantovyh dissipativnyh sistem (model' Kaldeiry-Leggeta). Eto novoe i ves'ma vazhnoe napravlenie razvitiya kvantovoi mehaniki, kotoroe ves'ma polezno dlya razrabotki nanoelektromehanicheskih ustroistv.

Otdel'no hochetsya skazat' o stareishem iz laureatov Nobelevskoi premii etogo goda, Vitalii Lazareviche Ginzburge. V nashe vremya po pal'cam mozhno pereschitat' uchenyh so stol' raznoobraznymi nauchnymi interesami: fizika tverdogo tela, fizika plazmy, astrofizika - vot daleko ne polnyi perechen' oblastei, v kotoryh na schetu Ginzburga est' krupnye dostizheniya. Sverhprovodimost' i perehodnoe izluchenie, segnetoelektrichestvo i sozdanie termoyadernogo oruzhiya, rasprostranenie elektromagnitnyh voln v plazme i kosmicheskie luchi - kazhetsya udivitel'nym, chto odin chelovek mog bolee chem uspeshno zanimat'sya takimi neshozhimi veshami. Esli ne govorit' o sverhprovodimosti, to osoboe mesto v nauchnoi deyatel'nosti Ginzburga, naverno, zanimaet radioastronomiya i fizika kosmicheskih luchei (imenno kosmicheskie luchi dali Ya.B.Zel'dovichu povod nazvat' Vselennuyu "uskoritelem dlya bednyh"). Ginzburg byl odnim iz teh, kto stoyal u istokov ponimaniya mehanizmov generacii kosmicheskih luchei i dokazyval galakticheskoe proishozhdenie kosmicheskih luchei vysokih energii (v protives populyarnoi v svoe vremya gipoteze o tom, chto kosmicheskie luchi rozhdayutsya v Solnechnoi sisteme). Raboty Ginzburga vo mnogom sposobstvovali osoznaniyu sinhrotronnoi prirody radioizlucheniya ot kosmicheskih istochnikov (stoit napomnit', chto v konce sorokovyh gospodstvovala gipoteza o sushestvovanii "radiozvezd").

Pomimo sobstvenno nauchnyh dostizhenii, Ginzburg izvesten blagodarya svoemu unikal'nomu seminaru , stavshemu nastoyashei shkoloi mysli dlya mnogih soten fizikov, a takzhe knigami pro to, "Chto v fizike i astrofizike predstavlyaetsya naibolee vazhnym i interesnym".

P.S. Raboty rossiiskih uchenyh, za kotorye im byla prisuzhdena Nobelevskaya premiya, byli vypolneny davno, v pyatidesyatyh godah proshlogo veka. I premiya sluzhit, s odnoi storony, napominaniem o tom, chto v SSSR sushestvovala sil'naya fizicheskaya shkola i fiziki v te gody rabotali s ogromnym entuziazmom. S drugoi, premiya - povod vspomnit', v kakie slozhnye i tyazhelye vremena prishlos' zhit' i rabotat' nyneshnim Nobelevskim laureatam i vsei strane. Seichas trudno dazhe predstavit', skol' sil'ny byli v te gody bar'ery na puti vzaimodeistviya sovetskih i zarubezhnyh uchenyh. Tak, ZhETF, v kotorom v 1950 g. byla opublikovana "nobelevskaya" rabota V.L.Ginzburga i L.D.Landau, ne perevodilsya na angliiskii yazyk, a sami avtory ne imeli vozmozhnosti ezdit' za granicu. Poetomu do izvestnoi stepeni sluchaino to, chto rabota stala vskore izvestna na Zapade (stat'ya byla perevedena po sobstvennoi iniciative odnim angliiskim uchenym, kotoryi zatem poslal perevod nekotorym svoim kollegam). No bar'ery na puti nauchnyh kontaktov byli eshe ne samym strashnym, o chem govorit tragicheskaya sud'ba cheloveka, fakticheski otkryvshego sverhprovodniki vtorogo roda za dvadcat' let do raboty A.A.Abrikosova, - vydayushiisya fizik-eksperimentator L.V.Shubnikov byl rasstrelyan v 1937 g.

I esli uzh delat' kakoi-to okolonauchnyi vyvod iz etoi istorii, to on, pozhalui, takov - podlinno veliki lyudi, kotorye, nesmotrya na samye neblagopriyatnye obstoyatel'stva, sposobny uvlechenno rabotat' i sozdavat' to, chto budet sluzhit' drugim eshe mnogie desyatiletiya spustya.

P.P.S. Pochitat' bolee podrobnoe izlozhenie teorii nyneshnih laureatov mozhno na saite nobelevskogo komiteta (v pdf formate na angliiskom).

Ssylki na ishodnye raboty

A.A. Abrikosov, ZhETF 32, 1442(1957)
V.L. Ginzburg i L.D. Landau, ZhETF 20, 1064( 1950)
A.J. Leggett, Ann. Phys. (New York) 85, 11(1974)

Soobsheniya pressy

Press reliz Nobelevskogo komiteta na russkom yazyke
Stranica Abrikosova v Argonskoi nacional'noi laboratorii
Interv'yu s Abrikosovym (Izvestiya-nauka)
Soobshenie Izvestii Soobshenie Vestei
Gazeta.ru

Yu.Adamov, E.Onishenko

Publikacii s klyuchevymi slovami: Nobelevskaya premiya Publikacii so slovami: Nobelevskaya premiya
Sm. takzhe: Premiya Kavli 2008 po astrofizike Nobelevskaya premiya po fizike za 2007 god Novaya "Nobelevka" Nobelevskii totalizator: 0:4 Nobelevskaya premiya po fizike 2006 – astronomam! Nobelevskaya premiya po fizike za 2005 god Za chto dayut Nobelevskie premii: nauki o prirode Vse publikacii na tu zhe temu >>