FyzWeb  články
Nobelova cena za fyziku 20032003-10-08 

V úterý 7.října 2003 oznámila Švédská královská akademie věd, že letošní Nobelovou cenou za fyziku budou vyznamenáni tři vědci, kteří významně přispěli svými průkopnickými pracemi k teorii supravodičů a supratekutin.

Laureáty jsou:
Alexej A. Abrikosov - Argonne National Laboratory, Argonne, Illinois, USA
Vitalij L. Ginzburg - P.N. Lebedev Physical Institute, Moskva, Rusko
Anthony J. Leggett - University of Illinois, Urbana, Illinois, USA

Předání Nobelovy ceny proběhne spolu s nobelovskými přednáškami v pondělí 8.prosince 2003 ve Velké aule Stockholmské univerzity. Znění všech přednášek najdete na stánkách http://www.nobel.se ještě ten den.

Za co byla Nobelova cena vlastně udělena?

Kvantová teorie popisuje chování mikrosvěta a některé jevy se nám na první pohled můžou zdát velmi zvláštní a nepochopitelné, protože pro ně nemáme analogii v běžném makrosvětě kolem nás. Přesto existují jevy, kdy můžeme kvantové chování pozorovat i vlastníma očima. A právě dva z nich si letos zasloužily pozornost Švédské královské akademie věd - supravodivost a supratekutost. Obojí jsou jevy, které se projevují při velmi nízkých teplotách. Alexej Abrikosov a Vitalij Ginzburg rozvinuli teorie supravodivosti a Anthony Leggett vysvětlil jeden z typů supratekutosti.

Zjednodušeně bychom mohli říci, že supravodivé materiály vedou elektrický proud bez odporu. Bylo pozorováno, že v supravodivých prstencích protékal elektrický proud po dobu delší než jeden rok bez jakéhokoli odporu (experiment pak musel být přerušen). Pokles odporu nastává při velmi nízkých teplotách. Poprvé si tohoto jevu všiml nizozemský fyzik Heike Kammerlingh Onnes už v roce 1911, tři roky poté, co se mu podařilo zkapalnit helium. Onnes proměřoval vodivost rtuti v tekutém heliu a ke svému údivu zjistil, že elektrický odpor při teplotách jen pár stupňů nad absolutní nulou zmizel. Unikátní jsou také jsou také magnetické vlastnosti supravodičů.
Postupně bylo objeveno, že existují dva druhy supravodičů. První ztrácí supravodivé vlastnosti v silných magnetických polích a jsou to výhradně kovy. Takové supravodiče vysvětluje BCS-teorie (pojmenovaná po prvních písmenech jmen objevitelů). Ovšem existují také supravodiče II.typu - nejrůznější slitiny kovů i kompozitní materiály obsahující měď a nekovové složky, které supravodivé vlastnosti vykazují i ve velmi silných magnetických polích a ke ztrátě supravodivosti dochází při stokrát i vícekrát silnějších magnetických polích než u I.typu. A právě Alexej Abrikosov vysvětlil teoreticky supravodivost těchto materiálů. Abrikosov navázal na výzkumy Vitalije Ginzburga a Lva Landaua, kteří se supravodivostí zabývali v 50.letech 20.stol. Jejich práce popisovala chování tehdy známých supravodičů. V dalších desetiletích bylo objeveno mnoho supravodivých materiálů, většinou kompozitů (tedy supravodičů II.typu), a supravodivost přestala být záležitostí těch nejnižších teplot. Podrobné vysvětlení jevu i s historickým vývojem této oblasti najdete na zajímavé slovenské stránce o supravodivosti.

Anthony Leggett se věnuje trochu jiné oblasti výzkumu - teorii supratekutosti. Ani supratekutost helia není nejnovější poznatek. Byla objevena roku 1937 zásluhou ruského fyzika Pjotra Kapici, který experimentoval s vlastnostmi tekutého helia. Helium se v přírodě vyskytuje ve dvou izotopech 3He a 4He. Při běžných teplotách se tyto izotopy neliší, rozdíly se projeví až ve chvíli, kdy plyn ochladíme na teploty blízké absolutní nule. Při teplotě kolem 4K dochází ke zkapalnění helia, které se pak používá například při chlazení supravodivých magnetů. Pokud ochlazujeme tekuté helium ještě na nižší teploty, projeví se rozdíl mezi jeho dvěma izotopy. Izotop 4He začne vykazovat velmi podivné chování, kdy ztrácí viskozitu a vnitřní odpor a například volně vytéká z otevřené nádoby - stává se tzv.supratekutým. 3He při těchto teplotách své vlastnosti neměnilo. Supratekutost 3He byla objevena až v 70.letech 20.stol. a toto celkem pozdní datum souvisí s teplotami, při kterých se supratekutým stává. Jsou asi 1000x menší než pro 4He. Stejně jako existují různé teorie supravodivosti pro supravodiče I. a II.typu, ani supratekutost dvou izotopů helia nebylo možno vysvětlit najednou. A právě Anthony Leggert přispěl v 70.letech významně k teoretickému vysvětlení vlastností nové supratekutiny.

Kdo jsou letošní laureáti Nobelovy ceny?

Alexej A. Abrikosov
Narodil se v roce 1928 v Moskvě, je občanem Ruska i USA. Doktorát absolvoval v Moskvě a zakončil jej v roce 1951. Nyní působí v Argonne National Laboratory v Illinois, USA. Témata, kterými se mj. zabýval nebo stále zabývá: tepelná difúze v plazmatu, kvantová elektrodynamika při vysokých energiích, vysokoteplotní supravodiče.

Vitalij L. Ginzburg
Narodil se v roce 1916 také v Moskvě, má ruské občanství. Doktorát získal na moskevské univerzitě. Působí v Moskvě ve Fyzikálním ústavu P.N. Lebeděva, kde je vedoucím teoretické skupiny. Kromě fyziky kondenzovaného stavu (Ginzburg-Landauova teorie supravodivosti, fázové přechody) se zabývá také problematikou fyziky plazmatu (šíření vlnění v plazmatu, teorie synchrotronního záření) a věnuje se i astrofyzice (původ kosmického záření, teorie radiového záření pulsarů, elektrodynamika černých děr).

Anthony J. Leggett
Narozen roku 1938 v Londýně, britský i americký občan. Doktorát zakončil v roce 1964 na oxfordské univerzitě. Nyní působí jako profesor na University of Illinois ve městě Urbana-Champaign, USA. Oblasti výzkumu, kterým se věnuje: teorie fyziky kondenzovaného stavu, nízkoteplotní jevy, statistická fyzika, makroskopické kvantové systémy, teorie kvantového měření.

Pokud máte zájem podívat se na stránky oceněných vědců, možnost máte tady:
Alexei Abrikosov
Vitaly L. Ginzburg
Anthony J. Leggett

Některé Nobelovy ceny dříve udělené za supravodivost a supratekutost:

1996 - David M. Lee (USA), Douglas D. Osheroff (USA), Robert C. Richardson (USA) - objev supratekutosti 3He
1987 - J. Georg Bednorz (SRN), K. Alexander Müller (Švýcarsko) - významný přínos k objevu supravodivosti keramických materiálů
1978 - Pjotr Kapica (SSSR) - objevy v oblasti fyziky nízkých teplot
1972 - John Bardeen (USA), Leon Neil Cooper (USA), John Robert Schrieffer (USA) - spolěčně vytvořená teorie supravodivosti, obvykle zvaná BCS-teorie
1962 - Lev Davidovič Landau (SSSR) - průkopnická práce v teorii tekutého helia
1913 - Heike Kamerlingh Onnes (Nizozemí) - výzkum vlastností látek při velmi nízkých teplotách, výroba tekutého helia

Zpracováno podle materiálů oficiálních stránek Nobelových cen a podle učebnice Charlese Kittla Úvod do fyziky kondenzovaného stavu (Academia,1985).

Zpracovala J. Burešová





Doporučit článek

Od:
Komu:
Antispam: