В нашем клубе будет представлена десятка самых красивых, по мнению британских учёных, физических экспериментов. По-моему там явно не хватает эксперимента Петра Леонидовича Капицы, в 1938 году продемонстрировавшего одно из самых удивительных явлений - сверхтекучесть гелия-ll.
Эксперимент заключается в следующем. В большой сосуд с гелием (Т < 2,2 К) была погружена бульбочка с припаянной к ней трубочкой-капилляром. В этой бульбочке гелий слегка подогревался.
Капица поместил напротив отверстия капилляра легкое крылышко. Как только в бульбочке включался нагреватель, из отверстия капилляра начинала бить струя гелия. Невидимая, она достаточно зримо давлением своим отклоняла крылышко .
- Обстоятельство, удивительное во всех отношениях, - рассказывал об этом опыте Ландау. - Удивителен не только сам факт, что при нагревании ни с того ни с сего бьет струя гелия. Еще более удивительным является то обстоятельство, что бульбочка при этом не пустеет. Если из какого-то сосуда систематически вырывается струя жидкости, то через короткое время в этом сосуде не должно ничего остаться. В данном случае никаких изменений не происходит. Бульбочка остается наполненной гелием, как вначале.
Ландау здесь ничего не преувеличил. Каждый, кто наблюдал этот опыт и видел все доподлинно своими глазами, готов был объявить такое обманом зрения. Из бульбочки бьет струя гелия - непрерывно, долго; и пока длится опыт, а может он идти сколько угодно времени, видишь, как эта струя отклоняет крылышко, все время одинаково, ничуть не слабее. Когда же она перестанет бить? Когда истощится запас гелия в бульбочке? Никогда. Так же четко видно - гелия сколько было, столько и осталось.
- Получается библейский эксперимент в стиле куста, который горит и не сгорает, - говорит Ландау. - Так и здесь: бульбочка, из которой бьет струя и которая при этом не пустеет, а остается столь же полной, какой была и вначале.
Всё дело в необычных свойствах гелия. При температуре ниже 2,2 К (как во всём сосуде) гелий находится в состоянии странной жидкости гелий-ll, которая представляет собой смесь двух компонентов - нормального и сверхтекучего. Сверхтекучий компонент может двигаться через любые отверстия абсолютно без трения и, что тоже удивительно, без трения и вязкости движется внутри нормального компонента.
У Капицы в бульбочке сверхтекучий гелий-II нагревался, переходил в нормальный гелий-I и выходил через капилляр. Два потока двигались навстречу друг другу - нормальный наружу и сверхтекучий внутрь.
Сверхтекучий поток благодаря отсутствию вязкости никак не действует на погруженные в него предметы. Нормальный поток вследствие вязкости действует па погруженные предметы. Поэтому крылышко, погруженное в гелий, чувствуя струю вытекающего гелия-I, колеблется, но оно совершенно не чувствует струи втекающего гелия-II.
По материалам доклада П.Л. Капицы на Общем собрании Академии наук СССР (1940 г) и книги А. Ливановой «Ландау».
