Гинзбург и Абрикосов – титаны сверхпроводимости

8 декабря 2003 года

В торжественной ауре Стокгольмского университета царит атмосфера причастности к великому. Здесь, согласно традиции, лауреаты Нобелевской премии читают свои лекции.

У кафедры - 87-летний Виталий Лазаревич Гинзбург. Его речь – это путешествие длиною в жизнь, начавшееся в грозном 1943 году под интеллектуальным влиянием гения Льва Ландау. Ученый рассказывает о фазовых переходах, эффективном заряде, спаривании электронов и критическом магнитном поле. Его слова погружают слушателей в эпоху, когда квантовая физика была молодой и дерзкой, а потом возвращают в XXI век, когда открытие высокотемпературной сверхпроводимости потрясло научный мир. «Для понимания термоэлектрических эффектов ещё многое предстоит сделать», – заключает Гинсбург и призывает физиков нового поколения мыслить шире, для чего даже озвучивает список из 30 величайших нерешенных научных проблем, бросая вызов будущему.

Следом выступает его соотечественник и коллега Алексей Алексеевич Абрикосов. Его стиль иной - более сдержанный. «Все необычные свойства высокотемпературных сверхпроводников, открытые в 1980-х годах, можно объяснить», - заявляет ученый. И затем, с математической элегантностью, демонстрирует, как рождалась теория, предсказавшая существование нового класса материалов - сверхпроводников II рода, в которые магнитное поле проникает, образуя причудливую и стройную структуру.

Эта сцена в Стокгольме стала логичным финалом полувекового научного подвига, корни которого уходят в Москву времен великих физических школ.

Виталий Гинзбург: Универсальный гений

Виталий Лазаревич Гинзбург слыл «человеком-оркестром» в мире теоретической физики. Его путь в науку был непростым. Родившийся 4 октября 1916 года еврейский мальчик изначально получал домашнее образование, потом - в фабрично-заводском училище, далее – работал в рентгенологической лаборатории, и наконец - поступление сразу на второй курс физфака МГУ. Уже к 1942 году, в разгар войны, он защитил докторскую диссертацию. «На фронт меня не взяли, хотя я дважды подавал заявление, чтобы пойти добровольцем», – вспоминал ученый. Но его передовой стала наука.

Вклад Виталия Гинзбург поражает своим разнообразием:

- Квантовая теория эффекта Вавилова-Черенкова (1940 г.) – работа, объяснившая природу загадочного свечения.

- Теория переходного излучения (1946 г., совместно с И.М. Франком) – фундаментальное открытие в физике частиц.

- Участие в создании термоядерного оружия. Именно Гинзбург предложил использовать литий-6, что стало ключевым решением для советской водородной бомбы.

- Теория сверхпроводимости Гинзбурга-Ландау (1950 г.) – работа, за которую он и получил Нобелевскую премию. Эта полуфеноменологическая теория, созданная совместно с Льдом Ландау, описывала поведение сверхпроводников I рода с помощью математики. Она стала краеугольным камнем для всей последующей физики конденсированного состояния.

Гинзбург был не только гениальным теоретиком, но и ярким популяризатором науки. Его тексты были понятны и старшекласснику, и гуманитарию. В его воспоминаниях сквозит особая философия советского ученого: «Работа была для нас всем, даже наркотиком... Быть физиком и активно работать было очень престижно». В последние годы жизни он с горечью констатировал, что тот энтузиазм, который двигал его поколением, сегодня угас, уступив место материальным трудностям и потере престижа науки. Валерия Лазаревича не стало 8 ноября 2009 года.

Алексей Абрикосов: Ученик, превзошедший учителя

Алексей Абрикосов был плотью от плоти школы Ландау. Он родился 25 июня 1928 года в семье академика. После школы поступил сначала в МЭИ, а в 1945-м перевелся в МГУ, где его учителем по физике стал Ландау. Абрикосов был одним из немногих, кому удалось блестяще сдать знамениты «теоретический минимум». Занимаясь наукой с 19 лет, он навсегда сохранил верность принципу: источник вдохновения – в эксперименте. «Некоторые экспериментальные факты, которые казались странными, не могли получить немедленного объяснения... Это всегда было моим источником вдохновения», – говорил он.

Именно этот принцип привел его к величайшему открытию. Теория Гинзбурга-Ландау прекрасно описывала сверхпроводники I рода, которые полностью выталкивают магнитное поле. Но существовали и другие материалы, которые вели себя странно: они оставались сверхпроводящими даже в сильном магнитном поле, которое как бы «просачивалось» внутрь них.

Абрикосов взял аппарат теории Гинзбурга-Ландау и нашел смелое решение. Он теоретически показал, что в сверхпроводниках II рода магнитное поле проникает не хаотично, а в виде упорядоченной решетки из квантованных вихрей, каждый из которых представляет собой нить магнитного потока, окруженную циркулирующими сверхпроводящими токами. Эта структура была названа «вихревой решеткой Абрикосова».

Его работа 1957 года «О магнитных свойствах сверхпроводников второй группы» объяснила странные экспериментальные данные и открыла глаза научному сообществу на целый новый класс материалов с уникальными свойствами. Следующим фундаментальным трудом стал учебник «Основы теории металлов», изданный в 1988 году на основе его лекций в МГУ. Алексея Алексеевича Абрикосова не стало 29 марта 2017 года.

Наследие, изменившее мир

В 2003 году Нобелевский комитет присудил премию по физике Гинзбургу и Абрикосову (совместно с Энтони Легеттом за работы по сверхтекучести) с формулировкой за «основополагающие работы по теории сверхпроводников и сверхтекучих жидкостей».

Их сотрудничество - редкий пример того, как фундаментальная теория одного гения (Гинзбурга-Ландау) была развита и применена другим гением (Абрикосовым) для предсказания и объяснения совершенно новых физических явлений.

Чем это важно для нас сегодня?

Сверхпроводящие магниты на основе вихревой решетки Абрикосова являются сердцем аппаратов магнитно-резонансной томографии (МРТ), спасающих миллионы жизней.

Гигантские ускорители частиц, такие как Большой адронный коллайдер, были бы невозможны без сверхпроводящих магнитов, удерживающих и фокусирующих пучки частиц.

Ведущиеся сегодня поиски высокотемпературных сверхпроводников, опираются на теоретический фундамент, заложенный Гинзбургом и Абрикосовым. Их работы - важнейшее напоминание о том, что самое ценное применение ума - это проникновение в тайны природы, которые в итоге начинают служить человечеству. «Мне остается только позавидовать более молодым из присутствующих, которые увидят очень много нового важного и интересного», - так в декабре 2003 года завершил свою нобелевскую лекцию Виталий Гинсбург

Проект «Нобелевские лауреаты» выполняется при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации в рамках Десятилетия науки и технологий, объявленного Указом Президента Российской Федерации от 25 апреля 2022 г. № 231.