тричним опором, і, внаслідок цього, при протіканні по ній електричного струму, виділяє теплову енергію.
Попередні розрахунки італо-німецької групи фізиків-теоретиків показують, що металевий водень, що знаходиться під тиском близько 4,5 млн. атмосфер, може володіти найбільшою серед високотемпературних надпровідників критичною температурою переходу, рівної 242 К (- 31 градус Цельсія).
Температура, при якій газоподібний водень стає рідиною, становить 20 К. Провести рідкий водень в твердий стан можна, знизивши температуру ще на 6 К. У 1935 році Юджин Вігнер та Хіллард Хантінгтон опублікували статтю, в якій вони першими припустили, що при високих тисках водень з газу з діелектричними властивостями повинен перетворитися на проводить метал. Перетворення, на думку авторів, буде відбуватися при тиску приблизно 25 ГПа (1 ГПа дорівнює приблизно 10 тис. Атмосфер). (Зазначимо, що водень проявляє металеві властивості - наприклад, добре проводить електричний струм - не обов'язково перебуваючи саме в твердому агрегатному стані. Іншими словами, водень може бути і рідиною з металевими властивостями - такий собі рідкий метал.)
Екзотика на цьому не закінчилася, і в 1971 році з'явилася робота радянських теоретиків на чолі з Юрієм Каганом, які доводили, що металевий водень може виявитися метастабільним. Слово метастабільний означає, що після зняття високого тиску водень чи не перетвориться знову в газ з діелектричними, непроводящими властивостями, а залишатиметься металом. Проте все ще невідомо, чи буде час існування такої метастабільною фази достатнім, щоб спробувати виміряти її властивості і встигнути застосувати.
В експериментальному плані перший успіх, пов'язаний з воднем, був досягнутий, коли в лютого 1975 група вчених під керівництвом Леоніда Верещагіна з Інституту фізики високих тисків СРСР одержав водень в металевому стані. При температурі 4,2 ??К (температура кипіння гелію) в тонкому шарі водню, підданим за допомогою алмазних наковален тиску близько 300 ГПа, вчені спостерігали зменшення електричного опору водню в кілька мільйонів разів, що служило свідченням переходу в металевий стан.
Алмазна ковадло, використовується для отримання високих тисків, являє собою два штучні алмаза, які туляться один до одного вістрями за допомогою преса. У результаті на зрізі діаметром всього декілька десятих міліметра досягається необхідний тиск. У цьому місці в комірці мікрометрового розміру знаходиться охолоджений зразок. Часто експерименти робляться із зразками у вигляді тонких плівок, товщиною до 1 мкм. У тому ж місці до зразка підводяться мініатюрні вимірювальні прилади: термопари, електроди та інше необхідне обладнання.
Виникає питання: якщо водень може стати металевим, то чи можливий подальший перехід такого стану в надпровідний? Чи буде металевий водень сверхпроводником? Першим, хто поставив таке запитання, був Нейл Ешкрофт, який в 1968 році (через 11 років після пояснення явища надпровідності), використовуючи теорію БКШ *, передбачив, що металевий водень буде володіти екзотичними властивостями, зокрема надпровідністю, при високій температурі, що перевищує 200 К.
Три фізика-експериментатора - Джон Бардін (1908-1991), Леон Купер (р. 1930) і Джон Роберт Шріффер (р. 1931) придумали пояснення ефекту, що при наднизьких температурах електрони практично не відчували опору з боку атомів кристалічної решітки металу і забезпечували надпровідність. Теорія надпровідності так називається теорією БКШ - За першими літерами прізвищ цих фізиків.
І ось недавно вийшла спільна робота італійських і німецьких фізиків-теоретиків Ab Initio Description of High-Temperature Superconductivity in Dense Molecular Hydrogen, в якій стверджується, що, завдяки електрон-фононної механізму освіти куперовских пар, критична температура переходу Tc молекулярного водню з металевого в надпровідний стан може досягати рекордного на даний момент значення 242 К. Правда, при цьому має бути величезний тиск - 450 ГПа, що приблизно в 4,5 млн. разів більше земного атмосферного тиску.
Як відбувається фононна освіту куперовских пар? Електрон при переміщенні в періодичній решітці кристала притягує найближчі позитивно заряджені іони, злегка деформуючи решітку і утворюючи короткочасне збільшення концентрації позитивного заряду (див. Рис. 1). Ця збільшена концентрація позитивного заряду притягує інший електрон. Таким чином, ці обидва електрони допомогою кристалічної решітки притягуються. Іони при ненульовий температурі здійснюють коливання біля своїх положень рівноваги. Кванти таких коливань називаються фононами.
Ку? Перовська па? ра - зв'язаний стан двох притягивающихся електронів. Володіє нульовим спіном і зарядом, рівним подвоєному заряду електрона. Вперше подібний стан було описано Леоном Купером в...
