Впрочем, Капица очень скоро привык к грузинским застольным порядкам, и число тостов, произносимых в его доме, обычно значительно превосходило число подаваемых блюд.
…Я, как уже говорилось, изучал магнитные свойства сплавов. В ту пору было известно, что эвтектика олова с цинком образует механическую смесь чистых компонентов, не растворяющихся друг в друге. При температурах, достигавшихся с помощью жидкого гелия, в сверхпроводящее состояние должно было переходить только олово. Таким образом, измерялся магнитный момент сверхпроводящих зерен олова, окруженных зернами несверхпроводящего цинка.
Судя по температуре, при которой происходило разрушение сверхпроводимости образцов, я имел дело действительно с чистым оловом, без каких-либо примесей.
Повышая напряженность магнитного поля соленоида, я легко переводил зерна олова из сверхпроводящего в нормальное состояние. Но полностью разрушить сверхпроводимость магнитным полем мне так и не удалось. Ни разу, даже при очень мощных полях. На диаграмме, на которой магнитный момент образца изображался как функция от приложенного магнитного поля, тянулись длинные-предлинные «хвосты», которые портили всю картину.
— Что за черт! — ругаюсь все время. — Мой образец ведет себя так, как если бы цинк растворялся в олове. Но ведь температурная зависимость такая, что даже дурак поймет, что олово не содержит примесей цинка!
Никто не мог объяснить мне, в чем дело, — ни Бриллиантов, который был специалистом по физике твердого тела, ни Стрелков, который мог научить вас поддерживать и измерять с фантастической точностью любую заданную физическую величину.
Бывало, подойдет к нему научный сотрудник и спросит:
— Петр Георгиевич! А как бы мне поточнее измерить температуру в моих условиях?
— А что вы называете «поточнее», батенька? — ответит вопросом на вопрос Стрелков.
— Ну хоть с точностью до одной сотой градуса Цельсия при комнатных температурах.
— Вот это и есть как раз та самая точность, которую вы могли бы обеспечить сами, не обращаясь к другим за советом, — скажет обиженный Стрелков.
Но если вопрошающий хочет измерить температуру с точностью до одной десятитысячной градуса или с еще большей, то Стрелков весь обрадуется, загорится и скажет:
— Тут, батенька, есть о чем подумать!
Потом он сделает рот резонатором, похлопает перед ним в ладоши, стараясь извлечь таким образом подобие мелодии, и засыплет вас вопросами: «А какова теплоемкость? Велик ли объем? В каком интервале температур требуется поддержать температуру с заданной точностью?» — и пошло!
Итак, никто не мог пролить свет на незаконное поведение моих сплавов. Ни Бриллиантов, ни Стрелков, ни Алексеевский, ни Шальников, ни Ландау, ни Капица. Горе!
Вдруг — бац! Статья Шонберга в «Proceedings of Royal Society». Он тоже заинтересовался вопросом о поведении мелкодисперсных коллоидов, но только не сплавов, а чистых металлов.
В своей статье он подробно описывал, как растирал в ступке ртуть вместе со свиным салом, купленным в аптеке. Как сало не давало капелькам ртути соединяться вместе и как ему удалось получить ртутные капельки диаметром от одной тысячной до одной миллионной сантиметра. По-видимому, этот человек обладал дьявольским терпением, если он мог рукой растирать ртуть с салом до таких мелких частиц.
Так или иначе, но ему удалось установить, что дисперсные частицы чистого металла ведут себя вполне аналогично тому, как вели себя мои сплавы. В обоих случаях разрушить сверхпроводимость оказывалось невозможным вплоть до очень высоких величин напряженности магнитных полей. В обоих случаях получались «хвосты», которые были тем длиннее, чем мельче были частицы сверхпроводящего металла.
Это означало, что чистый металл в диспергированном виде такими опытами отличить от сплава невозможно. И сверхпроводящие частицы от несверхпроводящих — тоже невозможно, поскольку совсем несверхпроводящие вообще отсутствовали. А значит, продолжать далее мои эксперименты, видимо, не стоило.
Конечно, пришлось доложить статью Шонберга на нашем семинаре.
— Ну что же, — сказал Капица после моего доклада. — Шонберг здорово вас бьет. Придется вам подумать о другом эксперименте. И поторопитесь послать в печать вашу статью о сверхпроводимости эвтектик, а то как бы еще кто-нибудь не перебежал вам дорогу.
Все стали вспоминать Давида Шонберга, который провел три года в Институте физических проблем и которого все очень любили.
— Главное, что он очень способный и опытный экспериментатор, прошедший хорошую школу, — заметил Капица.
— Да он и теорию прекрасно знает, — добавил Ландау, редко хваливший ученых.
Через несколько дней Капица представил мою работу к публикации в «Докладах Академии наук СССР», я принялся за новые исследования. И сам Петр Леонидович снова стал уединяться в своей лаборатории.
Снова Сережа Филимонов подготавливал эксперименты, снова по вторникам и пятницам Яковлев требовал прибор под заливку, и, как и раньше, Капица сбегал по лестнице в подвал, чтобы в напряженной работе мысли, в догадках, в расчетах провести многие часы.
По глубине замысла и простоте исполнения новые опыты Капицы были замечательны.
Вообразим себе цилиндрический сосуд с запаянными днищами. Сбоку у него имеется отверстие, к которому примыкает плоский фланец — круглая пластинка с отверстием посредине, сделанная из кварца. Фланец прикрывается плоской кварцевой пластинкой, плотно пришлифованной к нему. Весь цилиндр окружен стеклянной рубашкой, образующей вторые стенки. Между стенками — почти абсолютная пустота: таким образом, тепло извне не может поступать во внутреннюю часть прибора. Внутри него смонтированы нагреватель из тонкой проволоки, по которой течет ток, и проволочный термометр сопротивления из фосфористой бронзы. Прибор погружен в жидкий гелий-II.
Новый парадоксальный факт: нагреватель выделяет тепло, а температура жидкого гелия внутри прибора не повышается. Зато растет уровень жидкости в нем. Выходит так, что гелий, протекающий сквозь тончайшую щель между фланцем и пластинкой, поглощает все выделяемое нагревателем тепло. Увеличивается количество генерируемого тепла — и количество втекающего гелия соответственно возрастает.
Такие эксперименты и точные расчеты показали, что, хотя температура гелия во внешнем дьюаре и внутри прибора далека or нуля, температура тонкой пленки гелия-II в зазоре между фланцем и пластинкой равна абсолютному нулю. Протекающий сквозь щель жидкий гелий не обладает никакими запасами тепла. Втекая в прибор, он действительно поглощает все выделяемое нагревателем тепло, и температура его сравнивается с той, какую имеет окружающий гелий.
Итак, гелий-II, текущий через тонкую щель, обладает не только нулевой вязкостью, но и нулевым содержанием тепла.
Одна гипотеза Капицы подтвердилась: у тонкого пристенного слоя гелия-II действительно оказались иные тепловые свойства, чем у того же гелия-II, но в достаточно большом объеме!
Но подтвердится ли другая: может ли пристенный слой жидкого гелия-II течь с такими скоростями, какие необходимы для объяснения опытов со струей, вытекающей из бульбочки?
Выяснить этот вопрос теперь было легко: оставалось только найти то максимальное количество тепла, выделяемого нагревателем, которое может быть скомпенсировано холодом, вносимым пристенным слоем гелия.
Уже было сказано, что скорость заполнения прибора гелием-II нарастала по мере увеличения количества тепла, выделяемого нагревателем. Пока линейная зависимость между скоростью и теплом не нарушалась, температура внутри сосуда продолжала оставаться неизменной.
Но вот при увеличении количества тепла скорость заполнения сосуда начинала замедляться, а температура жидкости в нем начинала повышаться. Что это могло означать?
На этот вопрос Капица ответил так: мы достигли той максимальной скорости, с которой тонкий слой жидкого гелия-II еще может двигаться, не теряя характерного для него свойства сверхтекучести. Эту скорость Капица назвал критической. В зависимости от ширины щели и температуры жидкости она менялась в пределах от 80 до 110 сантиметров в секунду.