1.1. Достижения криогенной физики

Значение температуры довольно часто осознается не в полной мере, и дело здесь, по-видимому, в том, что наша жизнь ограничена рамками чрезвычайно узкого интервала температур. Это можно ясно представить себе, если взглянуть на величины температур, существующих в природе и доступных в лаборатории (рис. 1.1).

Некоторые характерные явления при различных температурах

Диапазон этих температур простирается от значений порядка 109 К, температуры в центре горячих звезд, где разрушаются и образуются атомные ядра, до значений порядка 10–5 К, наинизших температур, доступных в лабораториях в экспериментах с конденсированным состоянием веществ. Этот нижний предел означает, что мы в состоянии охладить вещества в пределах ~ 10 мкК от абсолютного нуля (0 К = –273,15 °С). На самом деле ядра были исследованы при спиновых температурах, которые еще на четыре порядка ниже,- в нижнем нанокельвиновом диапазоне температур. Этими достижениями физики-криогенщики превзошли природу на несколько порядков величины, поскольку наинизшая температура в природе и в космосе составляет 2,7 К. Эта фоновая температура существует везде во Вселенной как результат остаточного излучения фотонов после ”Большого Взрыва”. Если сравнить физику низких температур с другими областями физики, то можно увидеть, что это действительно одна из очень немногих отраслей науки, где человечество превзошло природу в достижениях, все еще невозможных, например, в области физики высоких энергий или вакуумной физики. Очень широкий диапазон температур, доступных для экспериментов, делает температуру, вероятно, наиболее важным среда других параметров, которые мы можем варьировать в лабораторных условиях с целью изменить свойства веществ, познать лучше их поведение и сделать их полезными для практики.