Гелий не случайно называют инертным газом. Его атомы чрезвычайно слабо взаимодействуют с другими атомами и особенно между собой. Этим объясняется, что гелий переходит из газообразногосостояния в жидкое при рекордно низкой температуре (4,2° по шкале Кельвина) и при дальнейшем понижении темпера­туры не затвердевает вплоть до абсолютного нуля. Твердый гелий существует лишь при повышенном давлении (свыше 25 am), когда из-за уменьшения расстояния между атомами сила взаимодействия возрастает.

Сверхтекучий гелий II — это жидкость, существующая лишь при достаточно низких температурах. Поэтому для объяснения его свойств нам необходимо сначала установить общие закономерности, связанные с изменением характера теплового движения в любом веществе при понижении температуры. Для выяснения этих закономерностей проследим за изменением характера теплового движения в широком температурном интервале начиная с температур, значительно превосходящих комнатную.

Свойства сверхтекучести жидкого гелия II является непосредственным следствием полученного результата. В самом деле, при течении через щель обычных жидкостей в результате взаимодействия её частиц с неровностями стенок кинетическая энергия движения жидкости превращается в тепло. В случае гелия II, в котором тепловая энергия представляет собой энергию звуковых волн, наличие трения означало бы, что энергия звуковых волн возрастает, т. е. что при обтекании неровностей стенок жидкость излучает звук. Но это, как мы видели, невозможно при малых скоростях течения.

Многие считают сверхпроводимость «любимым детищем» физики твердого тела. Присвоение этого «звания» связано не только с необычностью сверхпроводящего состояния, но и с теми огромными трудностями, которые пришлось преодолеть, решая загадку сверхпроводимости.

Нулевое электрическое сопротивление. Электрическое сопро-тивление металлов зависит от температуры, и вопрос о законах, описывающих эту зависимость, является одним из основных в физике металлов. Камерлинг-Оннес после сжижения гелия предпринял соответствующее исследование в области низких температур. При температуре, близкой к 4°К, электрическое сопротивление ртути, выбранной в качестве проводника, вдруг скачком обращалось в нуль. Контрольные опыты давали тот же результат. Позднее Камерлинг-Оннес сообщил: «Не осталось сомнений в существовании нового состояния ртути, в котором сопротивление фактически исчезает... Ртуть перешла в новое состояние, которое в соответствии с его необыкновенными электрическими свойствами можно назвать сверхпроводящим состоянием».

В течении почти 50 лет явление сверхпроводимости было совершенно загадочным и не поддавалось объяснению, несмотря на усилия многих физиков. Только в 1957 г. в работе Д. Бардина, Л. Купера и Д. Шриффера (США) была построена теория сверхпроводимости (ее часто называют теорией БКШ). После создания этой теории стала понятной природа сверхпроводящего состояния.

В течение довольно продолжительного времени основные усилия как экспериментаторов, так и теоретиков были направлены на то, чтобы разрешить загадку сверхпроводимости, понять природу самого явления. Конечно, и тогда необычные свойства сверхпровод­ников использовались в различных устройствах, но особенно ин­тенсивно прикладная сверхпроводимость стала развиваться за последние годы. Если раньше сверхпроводящие вещества в основ­ном были предметом исследования, то в последнее время все больше возрастает роль сверхпроводимости как метода, с помощью которого получаются интересные результаты в различных областях физики и техники. Возникла новая область техники— прикладная сверхпро­водимость.

Среди чистых сверхпроводящих элементов самую высокую критическую температуру имеет Nb. В нем сверхпроводимость сохраня­ется до температуры Г_к = 9,2°К. Более высокая температура перехода встречается только у сплавов. В течение многих лет «рекордсменом» был сплав Nb₃Snс критической температурой Т_к = 18,1 °К. Несколько лет тому назад этому сплаву пришлось все-таки «потесниться». В настоящее время сверхпроводимость вплоть до температуры Т_к = 20,1 °К сохраняет весьма сложное соедине­ние Nb₃Al— Nb₃Ge. Пленки Nb₃Geимеют Т_к — 22,3 °К. Мы видим, что повышение критической температуры требовало усложнения исследуемых веществ.

Сверхпроводящее состояние атомных ядер. Межэлектронное притяжение в сверхпроводнике приводит к образованию связанных пар электронов. В атомном ядре, состоящем из микрочастиц, действуют ядерные силы притяжения между нуклонами (протонами и нейтронами). При этом образуются связанные пары нейтронов, очень похожие на электронные пары в сверхпроводниках.

В 1961 г. молодой немецкий физик Рудольф Мессбауэр был удо­стоен самой почетной между­народной научной премии. Он стал Нобелевским лауреатом. Причем момент опубликования науч­ной работы и присуждение за эту работу Нобелевской премии разделяют всего три года. Случай в более чем полувековой истории Нобелевских премий чрезвычайно редкий.