Text 11А стр. 218 (Lesson 11)
Задание:
Text 11A
Прочитайте текст. Расскажите об основных этапах развития сверхпроводимости и о тех ученых, которые внесли свой вклад в исследование сверхпроводимости.
Superconductivity
According to the prominent scientist in this country V.L. Ginzburg the latest world achievements in the field of superconductivity mean a revolution in technology and industry. Recent spectacular breakthroughs in superconductors may be compared with the physics discoveries that led to electronics and nuclear power. They are likely to bring the mankind to the threshold of a new technological age. Prestige, economic and military benefits could well come to the nation that first will master this new field of physics. Superconductors were once thought to be physically impossible. But in 1911 superconductivity was discovered by a Dutch physicist K. Onnes, who was awarded the Nobel Prize in 1913 for his lowtemperature research. He found the electrical resistivity of a mercury wire to disappear suddenly when cooled below a temperature of 4 Kelvin (-269 °C). Absolute zero is known to be 0 K. This discovery was a completely unexpected phenomenon. He also discovered that a superconducting material can be returned to the normal state either by passing a sufficiently large current through it or by applying a sufficiently strong magnetic field to it. But at that time there was no theory to explain this.
For almost 50 years after K. Onnes' discovery theorists were unable to develop a fundamental theory of superconductivity. In 1950 physicists Landau and Ginzburg made a great contribution to the development of superconductivity theory. They introduced a model which proved to be useful in understanding electromagnetic properties of superconductors. Finally, in 1957 a satisfactory theory was presented by American physicists, which won for them in 1972 the Nobel Prize in physics. Research in superconductors became especially active since a discovery made in 1986 by IBM scientists in Zurich. They found a metallic ceramic compound to become a superconductor at a temperature well above the previously achieved record of 23 K.
It was difficult to believe it. However, in 1987 American physicist Paul Chu informed about a much more sensational discovery: he and his colleagues produced superconductivity at an unbelievable before temperature 98 К in a special ceramic material. At once in all leading laboratories throughout the world superconductors of critical temperature 100 К and higher (that is, above the boiling temperature of liquid nitrogen) were obtained. Thus, potential technical uses of high temperature superconductivity seemed to be possible and practical. Scientists have found a ceramic material that works at room temperature. But getting superconductors from the laboratory into production will be no easy task. While the new superconductors are easily made, their quality is often uneven. Some tend to break when produced, others lose their superconductivity within minutes or hours. All are extremely difficult to fabricate into wires. Moreover, scientists lack a full understanding of how ceramics become superconductors. This fact makes developing new substances largely a random process. This is likely to continue until theorists give a fuller explanation of how superconductivity is produced in new materials.
Решение:
Сверхпроводимость
По словам выдающегося ученого этой страны В.Л. Гинзбурга, последние мировые достижения в области сверхпроводимости означают революцию в технологии и промышленности. Недавние захватывающие открытия в сверхпроводниках можно сравнить с физическими открытиями, которые привели к электронике и ядерной энергетике. Они могут приблизить человечество к порогу нового технологического века. Престиж, экономические и военные преимущества могут прийти к нации, которая первая овладеет этой новой областью физики. Считалось, что сверхпроводники физически невозможны. Но в 1911 году сверхпроводимость была открыта голландским физиком К. Оннесом, который был удостоен Нобелевской премии в 1913 году за свои исследования при низких температурах. Он обнаружил, что удельное электрическое сопротивление ртутного провода внезапно исчезает при охлаждении ниже температуры 4 Кельвина (-269 °C). Известно, что абсолютный ноль равен 0 К. Это открытие было совершенно неожиданным явлением. Он также обнаружил, что сверхпроводящий материал можно вернуть в нормальное состояние, пропустив через него достаточно большой ток или приложив к нему достаточно сильное магнитное поле. Но в то время не было теории, объясняющей это.
В течение почти 50 лет после открытия К. Оннеса теоретики не могли разработать фундаментальную теорию сверхпроводимости. В 1950 году физики Ландау и Гинзбург внесли большой вклад в развитие теории сверхпроводимости. Они представили модель, которая оказалась пригодной для понимания электромагнитных свойств сверхпроводников. Наконец, в 1957 году американские физики представили приемлемую теорию, которая принесла им в 1972 году Нобелевскую премию по физике. Исследования сверхпроводников стали особенно активными после открытия, сделанного в 1986 году учеными IBM в Цюрихе. Они обнаружили, что металлокерамическое соединение становится сверхпроводником при температуре, значительно превышающей ранее достигнутый рекорд в 23 К.
В это было трудно поверить. Однако в 1987 году американский физик Пол Чу сообщил о гораздо более сенсационном открытии: он и его коллеги создали сверхпроводимость при невероятной ранее температуре 98 К в специальном керамическом материале. Сразу во всех ведущих лабораториях мира были получены сверхпроводники с критической температурой 100 К и выше (то есть выше температуры кипения жидкого азота). Таким образом, потенциальное техническое использование высокотемпературной сверхпроводимости представляется возможным и практичным. Ученые обнаружили керамический материал, который работает при комнатной температуре. Но получать сверхпроводники из лаборатории в производстве будет нелегкой задачей. Хотя новые сверхпроводники легко изготавливаются, их качество часто оставляет желать лучшего. Некоторые имеют тенденцию разрушаться при производстве, другие теряют сверхпроводимость в течение нескольких минут или часов. Их всех чрезвычайно сложно изготовить в виде проводов. Более того, ученые не до конца понимают, как керамика становится сверхпроводником. Этот факт делает разработку новых веществ в значительной степени случайным процессом. Это, вероятно, продолжится, пока теоретики не дадут более полное объяснение того, как сверхпроводимость производится в новых материалах.