Физика 20 века: ключевые эксперименты - Тригг Дж.
Скачать (прямая ссылка):
положительные ответы на оба вопроса. Было использовано множество
комбинаций исходных материалов при различных уровнях СВЧ-мощности; помимо
тонкопленочных переходов для измерений, использовались также структуры,
называемые точечными контактами, которые, как описывалось в подробной
статье, "получались прижатием заостренного конца сверхпроводящей
проволоки к другому сверхпроводнику. Такая система очень чувствительна к
давлению в контакте, так как степень связи сверхпроводников в этом случае
определяется площадью контакта". Устройство, использованное при
измерениях с точечными контактами, показано на рис. 14.16. Результаты
всех измерений, по существу, совпадали и давали значение2
¦у = 483,5976 МГц/Внбс ± 2,4 - КГ4 %;
повторяемость результатов для разных образцов, по мнению авторов,
"убедительно доказывала" необходимость положительного ответа на второй
вопрос. На этом основании авторы смогли определить величину
j = 4,135707(15) • КГ15 Дж • с/Кл,
что соответствует значениям, полученным другими методами.
Эти измерения и демонстрация возможностей использования эффекта
Джозефсона имели большие последствия. Одно из них состояло в том, что
этот метод оказался удобным для сравнения между собой с высокой степенью
точности эталонов напряжения различных
1 Философский принцип Окхама Рейзора гласит, что при объяснении явлений
не следует без необходимости увеличивать количество предположений.
2 Индекс НБС означает, что оценка была сделана на основе единицы вольта,
хранящейся в Национальном бюро стандартов. Полученная величина относится
к единице вольта, использовавшейся до
1 января 1969 г; затем, по некоторым причинам, было внесено изменение, в
результате которого полученная величина оказалась равной
483,5935 МГц/Вбв нес-
323
Национальных лабораторий стандартов. Этот способ наверняка дополнит
обычную процедуру сравнения и, возможно, позволит избежать дорогостоящей
перевозки нормальных элементов в термостатах. Международная палата мер и
весов уже предприняла первые шаги в этом направлении.
Более впечатляющим, однако, является другой факт. Эти измерения,
относящиеся к физике твердого тела, которая имеет дело со
взаимодействиями многих частиц и энергиями порядка несколько _ мкэВ,
оказали влияние на многие другие области, в частности на физику
элементарных частиц высоких энергий. Дело в том, что эти измерения дали
возможность заново определить "наилучшие значения" основных мировых
констант е, h, а = е2/Ьс, те и N0 (число Авогадро). Во всех прежних
вычислениях этих величин использовался по крайней мере один параметр, для
установления которого на основе экспериментальных данных необходимо было
привлекать на помощь квантовую электродинамику - теорию взаимодействия
заряженных частиц с электромагнитным излучением; в то же время сама
величина а играет важную роль в этой теории. Из-за такой частично
замкнутой в себе системы аргументации результирующее значение а приводило
к некоторым несоответствиям в квантовой электродинамике. Например, в
качестве исходных экспериментальных данных использовалась величина
расщепления в тонкой структуре энергетических уровней атома дейтерия.
Последующее вычисление сверхтонкой структуры водорода давало результат,
который можно было согласовать с экспериментом, только приписав
"возбужденным состояниям" протона значительно более сильное влияние, чем
это представлялось разумным. Если же вместо расщепления тонкой структуры
уровней дейтерия в качестве фундаментальной принять величину e/h,
найденную из эффекта Джозефсона, то результирующая величина а дает
сверхтонкую структуру водорода, согласующуюся с экспериментом •.
Таким образом, значение эффекта Джозефсона велико и разнообразно и нет
оснований считать, что все возможности его применения исчерпаны.
1 Это означает, что при определении а из Данных для дейтерия была
допущена ошибка (природа которой до сих пор не понята).
Глава 15
СИММЕТРИЯ ВЫСШЕГО ПОРЯДКА ДЛЯ ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ 1
До 1932 г. единственными известными объектами, которые можно было
рассматривать как "элементарные частицы", были протон и электрон. В 1932
г. были открыты нейтрон и позитрон, и с этого момента список новых частиц
начал расти с прямо-таки ошеломляющей скоростью. Полное число частиц к
1975 г. составило (в зависимости от того, что считать определенно
установленной частицей) по крайней мере больше 50, а возможно, даже
превысило 100. Большинство частиц, за исключением фотона, электрона,
протона и нейтрино двух типов (мюонного и электронного), нестабильно.
Такое разнообразие объектов, предполагаемых элементарными, выглядело
довольно парадоксально и наводило на мысль о возможном существовании
тесных связей между различными частицами. В поисках этих связей
исследователи сосредоточили свое внимание главным образом на адронах -
частицах, участвующих в сильных взаимодействиях, так как другие частицы
(леп-тоны и фотоны) были слишком малочисленны, чтобы ожидать от них
