Past haroratlar fizikasi. Past haroratning tirik organizmlar va jonsiz moddalarga ta'siri

Past harorat fizikasi tarixi

1908 yilda Leyden laboratoriyasida golland olimi Kamerling-Onnes dunyoda birinchi marta suyultirilgan geliyni olishga muvaffaq bo'ldi - suyultirish uchun eng qiyin gaz. Va 1911 yilda u past haroratlarda sof metallarning fizik xususiyatlarini ham o'rganishni boshladi.

O'sha yillarda eng sof metallar mahalliy sof oltin va simob bo'lib, ularni bir necha usul bilan olish mumkin edi. Kamerling-Onnes geliyni suyultirish bilan bog'liq olingan texnik imkoniyatlardan foydalangan holda, haroratning pasayishi bilan ushbu ikkita super toza metallarning elektr qarshiligining o'zgarishini diqqat bilan o'rganib chiqdi. Va ular butunlay boshqacha yo'l tutishlari ma'lum bo'ldi. Chiroyli, juda sof tabiiy oltin haroratning pasayishi bilan qarshilikni pasaytiradi, lekin harorat qanchalik past bo'lmasin, u cheklangan bo'lib qoladi.
Ammo simob o'zini juda kutilmagan tarzda tutadi. Ba'zi juda past haroratlarda uning elektr qarshiligi yo'qoladi, deyarli nolga aylanadi.
Kamerling-Onnes eng katta kashfiyotni shunday qildi. U metallarning o'ta o'tkazuvchanlik hodisasini kashf etdi. Nazariy jihatdan, bu hodisa yarim asrdan keyin sovet olimi N.N. Bogolyubov va undan mustaqil ravishda amerikalik olimlar J. Bardin, J. Shriffer va L. Kuper. Bu olimlar metallarning o'ta o'tkazuvchanlik nazariyasini ishlab chiqishda ustuvor ahamiyatga ega.
O'ta o'tkazuvchanlik hodisasi kashf qilingan paytdan boshlab 1940-yillarning boshlarigacha past haroratlar fizikasi sohasi ancha sekin rivojlandi. Dunyo bo'ylab kriogenika sohasida 500-600 dan ortiq odam ishlamagan. Hudud qiyin, qimmat edi, chunki past haroratlar olinadigan moddaning o'zi qimmat edi.
Mutlaq nolga yaqin tadqiqot o'tkazishning noyob imkoniyati bilan olimlar mumkin bo'lgan hamma narsani o'rganishga harakat qilishdi. Ular metallar, dielektriklar, tirik moddalar, tirik mavjudotlarni tadqiq qildilar. Bu hatto past haroratlar radioaktiv elementlarning yarimparchalanish davriga ta'sir qiladimi, degan savolga ham oydinlik kiritishga harakat qilingan yillar edi.
Bu davrda suyuq geliyning issiqlik o'tkazuvchanligi eng yaxshi metallarnikiga teng ekanligi aniqlandi. Suyuq geliy - eng past haroratda, mutlaq nolga qadar suyultiriladigan va suyuq holatda qoladigan modda, agar u idishga joylashtirilsa va u erdagi bosim 25 atmosferaga ko'tarilsa, qattiqlashadi.
Suyuq geliyning xususiyatlarini o'rganishda P.L. Kapitsa bu hayratlanarli suyuqlik nafaqat super issiqlik o'tkazuvchanligiga ega ekanligini, balki yana bir noyob xususiyatga, o'ta suyuqlik xususiyatiga ega ekanligini aniqladi, bu xususiyat bu suyuqlikning eng nozik kapillyarlar va teshiklardan hech qanday yopishqoqliksiz, hech qanday qarshiliksiz oqishi bilan tavsiflanadi.
Ulug 'Vatan urushi davrida kriogenikaga qiziqish kuchaydi. Bunga yangi turdagi qurol, yangi harbiy texnika, ya'ni raketa texnologiyasini yaratish sabab bo'ldi.
Urushdan keyingi yillarda metallurgiya va kimyo sanoatining jadal rivojlanishi (masalan, marten pechlarida kislorodni portlatish, ammiak, karbamid va boshqa mahsulotlar ishlab chiqarish) juda katta miqdorda kislorod va azotni talab qildi. Bu gazlarni an'anaviy kimyoviy reaksiyalar yordamida olish mumkin, lekin faqat probirkada. Zavod va fabrikalarni sanoat miqyosida azot va kislorod bilan ta'minlash esa faqat chuqur sovutish yordamida amalga oshirilishi mumkin.
Havo uning tarkibiy qismlariga bo'linadigan qurilmalar uzoq vaqt davomida uzluksiz tsiklda ishlaydigan ulkan tuzilmalardir.
Bunday qurilmalarni ishlab chiqish, ishlab chiqarish va ishga tushirish bilan kriogen mashinasozlik sanoatining rivojlanishi boshlandi, bu esa o'z navbatida fanning turli sohalarining jadal rivojlanishiga sabab bo'ldi.
Hozirgi vaqtda o'tkazgichlarning o'ta o'tkazuvchanligi, o'ta issiqlik o'tkazuvchanligi va suyuq geliyning o'ta suyuqlik nazariyasi, tebranish hodisalari nazariyasi ishlab chiqilganligiga qaramay, olimlar ekstremal sharoitlarda moddalarning xususiyatlarini o'rganishni davom ettirmoqdalar. Ma’lum bo‘lishicha, moddani ekstremal, ya’ni g‘ayrioddiy sharoitlarda o‘rganilsa, uning oddiy sharoitdagi xatti-harakatlari haqida ko‘p narsani tushunish mumkin.
O'ta past haroratlar hududi bu ma'noda cheksiz imkoniyatlarni taqdim etadi. Turli xil sovuq generatorlar ishlab chiqarishning ilg'or texnologiyalari rivojlanishi bilan bu sovuqdan fan va texnikaning turli sohalarida foydalanishga qiziqish ortdi. Natijada dunyoda quyidagi holat yuzaga keldi: tadqiqotchi kim bo‘lishidan qat’i nazar, u sof fizik; metallar, yarim o'tkazgichlar, dielektriklar fizikasi sohasida ishlaydigan fizik; kimyoviy reaksiyalarni, kimyoviy moddalar tuzilishini o‘rganuvchi kimyogar; hujayraning xususiyatlarini, hujayradan tashqari tuzilmalarni o'rganuvchi biolog; oziq-ovqat mahsulotlarini uzoq muddatli saqlash haqida qayg'uradigan oziq-ovqat ishchisi; boshqa ko'plab mutaxassisliklar bo'yicha tadqiqotchilar e'tiborlarini kriogenikaning zamonaviy yutuqlariga qaratadilar.