Эксперимент, Теория, Практика. Статьи, Выступления

В этих сильных импульсных полях нами проводилось исследование магнитных свойств ряда элементов, их намагничивание. Мы тогда изучали также их магнитострикцию и нашли ее не только у ферромагнетиков; наблюдали в спектрах эффект Пашена — Бака. Но наиболее интересными оказались гальваномагнитные явлении.

Электронная теория электропроводности в то время предсказывала квадратичный закон для изменения сопротивления в магнитном поле; затем сопротивление должно было довольно резко достигать предела. На самом же деле, в наших опытах, во всех без исключения металлах как при нормальной температуре, так и при температуре жидкого азота и водорода нами наблюдалось линейное изменение сопротивления без признаков насыщения.

Исключение составляли элементы, обладающие плохой проводимостью, которая сильно зависит от температуры и примесей. К таким элементам относятся, например, теллур, германий и др., которые потом стали называть полупроводниками. Только у них изменение сопротивления происходило вначале по квадратичному закону с последующим насыщением, как и следовало по предсказаниям для металлов. На это первым обратил внимание Герней, и, как известно, такой ход изменения электропроводности дал возможность понять ее природу в полупроводниках.

Что касается металлов, то их гальваномагнитные свойства, несмотря на ряд попыток их объяснить, так и оставались без объяснения в продолжение почти 30 лет, пока это не удалось сделать И. М. Лифшицу в его замечательных работах. Конечно, это стало возможным благодаря более глубокому пониманию квантовых процессов в металлах, приведшему к понятию о Ферми-распределении скоростей электронов и других квантовых явлений.

Вообще моим работам по гальваномагнитным явлениям в сильных магнитных полях сильно не везло, так как они часто прерывались по непредвиденным обстоятельствам. В 1934 г. они были прерваны в связи с тем, что я не смог более продолжать свои работы в Кембридже. Когда установка с мощным генератором для получения сильных магнитных полей благодаря любезности Резерфорда была перевезена в Москву и тут восстановлена, мои работы вскоре были прерваны эвакуацией, связанной с войной. После окончания войны и возвращения в Москву, только я начал работать, как был вынужден покинуть институт на 7 лет, и лишь в 1954 г. я смог в него вернуться. За эти годы мои интересы переместились в область электроники и плазмы. Хотя работы в области магнетизма и продолжались в нашем институте, но я сам уже не возобновлял своего участия в них.

Вторым основным направлением в исследованиях магнитных явлений вещества было понижение температуры. Тут, конечно, наиболее интересные результаты были получены после того, как был ожижен гелий и достигнуты температуры вблизи абсолютного нуля. Это, как известно, было сделано в 1908 г. Камерлинг-Оннесом в Лейдене. Когда я начал работы в Кембридже в 20-х годах, Лейден был единственным местом, где ожижали гелий, и тогда только начались работы Макленнона в Торонто и Мейснера в Шарлоттенбурге. Насколько я помню, тогда в Лейдене ожижали не более 2—3 литров гелия в неделю, но и с этим количеством делали исключительно интересные опыты; была открыта сверхпроводимость и еще ряд других интересных явлений. Я думаю, что в области изучения свойств вещества при низких температурах за последнее столетие из всех научных центров Лейденскую лабораторию нужно считать наиболее значительной. Пожалуй, не будет преувеличением сказать, что все крупные открытия в области магнетизма при низких температурах, кроме Мейснер-эффекта, были сделаны в Лейдене.

Вызывает удивление, как в небольшой стране, в одном университетском центре последовательно появлялись такие крупнейшие физики-экспериментаторы, как Ван-дер-Ваальс, Камерлинг-Оннес, де Хааз, Кеезом, а также крупнейшие физики-теоретики, какими были Лоренц, Эренфест. Ведущий уровень научных исследований в области магнетизма сохраняется в Лейдене и по сегодняшний день работами профессора Гортера, который принимает участие в нашей конференции, и его сотрудников, Какие же основные направления исследований имеют место теперь? Я вкратце их перечислю.

Импульсный метод в области сильных магнитных полей пока дает для них рекордные значения. Но пользоваться этим методом стало много проще, так как сейчас источником мощности служат изготовляемые во множестве промышленностью конденсаторы большой емкости. Вопрос прочности катушек теперь решается тоже проще: их делают без особого армирования, но используя тот факт, что давление от магнитного поля имеет характер импульса, и его сейчас стали компенсировать возникающими в обмотке катушки при ее деформации вязкостными силами. На практике это связано с необходимостью значительно сократить продолжительность импульса, которая сейчас лежит вблизи 1/1000 секунды. Обычно после каждого опыта катушка несколько деформируется и поэтому годится для ограниченного числа опытов. Но все же, даже таким путем, в объеме нескольких кубических сантиметров достигнутая величина поля по-прежнему не больше 500 кэ.