"...Весной я делал доклад в Харькове о важности именно в нем основать Физико-технический институт, аналогичный нашему в Ленинграде.Сейчас, при твердом курсе на индустриализацию, нам все более и более ясна важность и спешность этой задачи..

Самим ходом работ мы столкнулись с необходимостью работать при низких температурах, и такую лабораторию мы устроим во что бы то ни стало.Для нас стоит вопрос-где-в Ленинграде ли, при нашем институте, или вне его. И по-моему убеждению, это надо делать вне Ленинграда, потому что тем самым вне Ленинграда и Москвы создается первоклассный институт, каких в Европе только один (в Голландии).

Таким образом, Харьковский физико-технический институт будет центральным для СССР (и,вероятно, для окраинных государств-Эстонии, Латвии, Польши и т.д.), институтом низких температур и научно-технической базой промышленности".

Эти слова из письма А.Ф.Иоффе к председателю СНК Украины В.Я.Чубарю могут служить эпиграфом к моей статье.

При современных масштабах нашей мощной физической науки, динамичности её развития, громадной роли в научно-техническом прогрессе подчас создается представление, особенно у молодого поколения, что,вроде, это так всегда и было. В частности, это относиться и ко всей громадной области физики низких температур с её разнообразнейшими применениями. Более того, низкие температуры и связанные с ними приборы и методы вторглись в космос, медицину, биологию, сельское хозяйство и породили даже новые области (криобиологию, криомедицину и др).

Одним из крупнейших этапов становления физической науки вообще и физики низких температур в частности является организация Абрамом Федоровичем Иоффе в конце 1918г в Петрограде Физико-технического института. Этому институту- школе А.Ф.Иоффе - вообще принадлежит главная роль в развитии всей советской физики; в ноябре 1978г было торжественно отмечено 60-летие ордена Ленина Физико-технического института им. А.Ф.Иоффе Академии наук СССР.

Организацией Ленинградского физико-технического института (ЛФТИ), а также оптического и рентгеновского институтов начиналось выполнение идей В.И.Ленина, намеченных в статьях "Наброска планов научно-технических работ" 18-23 апреля 1918г. Для истории возникновения этой работы интересно,что незадолго перед этим, 9 апреля 1918г В.И.Ленин принимает группу учёных, приехавших из Петрограда, беседует с ними о Постановлении Академии наук об использовании естественных богатств Советской России, о различных научных проблемах и практических работах, которые ведутся или намечаются Академией, а 12 апреля В.И. Ленин председательствует на заседании Совнаркома, на котором, среди других важных вопросов жизни страны, обсуждается и преложение Академии наук.

Несмотря на неверояные трудности, стоявшие перед Советским государством в эти годы, уже тогда закладывались основы превращения отсталого государства в передовую державу мира. При этом науке придавалось очень большое значение. Среди ученых, участвовавших в великой работе, был А.Ф.Иоффе, глубоко понимавший смысл планов развития нашей страны после Октябрьской революции и роль в этом науки. Как пишет А.Ф.Иоффе о времени создания института:" Основной установкой нового института была такая организация физического исследования, которая могла бы сделать физику научной базой будущей социалистической техники. Хотя в это время внимание было устремлено на фронты, но все же Советская власть всемерно содействовала организации науки". Очень быстрый рост ФТИ был одним из доказательств своевременности и реальности этих планов. В самом деле, за десять лет этот институт превратился в первоклассный институт с мировым имененм, способный развивать большую науку в нашей стране.

Уже в 1928г Абрам Федорович ставит вопрос об организации физико-технического института в Харькове, и в этом же году вопрос был решен. Выбор места был целесообразен, так как уже дооктябрьская Украина с её угольной, рудной, металлургической, судостроительной и машиностроительной промышленностью была по тому времени развитой провинцией России. А уже в первых пятилетних планах было предусмотрено создание на Украине фундамента её современной промышленности и науки.

В Харькове в 1931г. был пущен тракторный завод, шло строительство турбинного завода, работали заводы электромеханический и транспортного машиностроения.

У "колыбели" нового института, наряду с А.Ф.Иоффе, стояли крупные учёные - его ученики, которых он привлек к работе по составлению программы института и необходимым организационным мероприятиям. Это были - Н.Н.Семенов, И.В.Обреимов, А.И.Лейпунский, Д.А.Рожанский, Я.Г.Дорфман. К обсуждению были привлечены известные украинские ученые - Л.В.Писаржевский (Днепропетровск), Е.А.Кироллов (Одесса), А.А.Слуцкин (Харьков). особая роль в организации института принадлежала И.В.Обреимову, занимавшемуся всем - от формирования его будущего научного профиля до выработки проекта здания. В 1968г И.В.Обреимов отмечал большую помощь П.Л.Капицы:" Количество замечаний его и по проекту здания, и по планированию научных работ было велико.Но и, кроме того, он умел вносить дух бодрости и оптимизма, дух уважения к своим силам, что ему так свойственно".

18 октября 1928г Обреимов ответил согласием на предложение Оргбюро принять на себя руководство новым научным учреждением. 30 октября 1928 г. Совет Народных комиссаров УССР вынес Постановление о создании института и утвердил положение об "Украинском научно-исследовательском физико-техническом институте при Высшем Совете народного хозяйства УССР". Название УФТИ сохранилось и до наших дней.

Для быстрого становления института громадное значение имел приезд целого отряда уже известных физиков из ЛФТИ - А.И.Лейпунского, А.Ф.Прихотько, Ю.Н.Рябинина, А.В.Стапанова, Н.А.Бриллиантова, Г.Д.Латышева, Я.С.Кана, П.И.Стрельникова, Д.Д.Иваненко, а затем Л.В.Шубникова, О.Н.Трапезниковой, К.Д.Синельникова, Л.Д.Ландау.С 1930 по 1935г в Харьков ежегодно на месяц приезжал П.Л.Капица. В числе первых из ЛФТИ приехал Е.В.Петушков - прекрасный мастер-стеклодув, положивший на Украине начало развитию большой школы стеклодувного мастерства.

В УФТИ была запланирована широкая комплексная тематика исследований: физика твердого тела, физика низких температур, физика ядра, электромагнитные колебания, теоретическая физика.

Оправдал ли институт надежды, которые возлагались на него при его создании? В частности, меня, как криогенщика, особенно беспокоит ответ на прогноз А.Ф.Иоффе:" Самим ходом работ мы столкнулись с необходимостью работать при низких температурах, и такую лабораторию мы устроим во что бы то ни стало". Теперь с чистой совестью можно положительно отчитаться перед светлой памятью А.Ф.Иоффе.

Исследования при низких температурах развивались стремительными темпами. Надо заметить, что в 1928-1930гг во всем мире было три криогенные лаборатории: лейденская лаборатория Камерлинг-Оннеса (жидкий гелий с 1908г), лаборатория Мак Леннана в Торонто, в Канаде (ожижитель гелия, по Камерлинг- Оннесу - с 1923г) и берлинская лаборатория В.Майснера (ожижитель гелия своей конструкции - с 1925г).

23 марта 1931г впервые в Советском Союзе был ожижен водород и развернулись работы И.В.Обреимова и А.Ф.Прихотько по молекулярной спектроскопии, которые И.В.Обреимов начал еще в Ленинграде и продолжал до 1928г в Лейдене. Можно без преувеличения сказать, что области низкотемпературной спектроскопии и магнитооптики, получившие к настоящему времени как экспериментальное, так и теоретическое развитие и международное признание, своим зарождением и начальным развитием в основном обязаны исследованиям УФТИ.

В 1930г в Харьков после ряда лет работы в Лейдене приехал Л.В.Шубников. Талантливый физик, он развивал в УФТИ работы по проблемам сверхпроводимости, магнетизма, тепловых свойств тел, жидкого гелия и др. Это значительно расширило круг вопросов, решаемых криогенной лабораторией, которой он руководил до 1937г.

С конца 1932г в Харькове было налажено получение жидкого гелия с помощью приборов с однократным адиабатическим его расширением (по Ф.Симону);эти же приборы использовались для проведения исследований. В 1934г начал систематически работать ожижитель Майснера с производительностью около 1,4л/час жидкого гелия - по тем временам весьма значительной.

Следует подчеркнуть, что запуск и освоение машин для получения жидкого водорода и жидкого гелия были тогда выдающимися событиями.Нельзя в связи с этим не отметить важную психологическую сторону этого дела. И.В.Обреимов на 40-летии УФТИ (1968г) говорил:"Мне вспоминается встреча с профессором Майснером в Берлинском Рейхсанштальте (аналогичен нашему институту метрологии) в 1928 году.Он мне сказал:"Вы желаете иметь машину жидкого водорода? Вопрос в том, будете ли Вы иметь достаточно культурного механика, чтобы её обслуживать. Я (Майснер) такого механика добыть себе не мог и сам обслуживаю эту установку. Другие на ней работают, а я их обслуживаю.Немецкие механики, конечно, культурнее русских механиков. Если я в Германии не мог найти достаточно культурного механика, то в России Вы и подавно такого не найдете. Следовательно,Ваша судьба такая:Вы будете механиком, а другие будут с жидким водородом работать. Впрочем, я Вам буду охотно помогать". Какое-то вечное ложное представление так называемого "Запада" о нашей культуре! Конечно же, нашлись у нас такие механики и первым из них был И.П.Королев, с которым (и с другими механиками В.И.Хоткевичем и А.И.Судовцовым) и с Ю.Н.Рябининым Л.В.Шубников, кстати сказать, запустил и гелиевый ожижитель Майснера, который, как представитель фирмы изготовителя, приезжал в Харьков,но,к сожалению, ввести в эксплуатацию ожижитель не смог.

В первые же годы работы криогенной лаборатории УФТИ был получен ряд кардинальных результатов того значения, которое особенно ценил в науке Абрам Федорович, - в изучении сверхпроводимости, магнетизма, тепловых свойств, свойств жидкого гелия. Создавались новые представления. Нет возможности в этой статье все их за сколько-нибудь большой интервал времени.Для темы статьи существенно лишь проследить за развитием ряда областей исследований в основном в довоенный период.Более подробно об этом рассказано в отдельных публикациях.

В исследованиях сверхпроводимости (1934-1938гг) Л.В.Шубников с сотрудниками (Ю.Н.Рябинимым, В.И.Хоткевичем, Н.Е.Алексеевским, Г.Д.Шепелевым) получил ряд результатов, ставших затем классическими.

В 1933-1934 гг. было открыто явление, несправедливо вошедшее в литературу под одной фамилией, - эффект Майснера; на самом же деле равенство нулю магнитной индукции в металле в сверхпроводящем состоянии независимо было экспериментально показано в Харькове в непосредственных измерениях магнитных свойств сверхпроводников, в снятии кривой хода магнитной индукции (В) с полем (Н), в наблюдении скачкообразного перехода от В=0 в сверхпроводящем к В=Н в нормальном состояниях. Майснер это обстоятельство выводил из измерений изменения топографии поля в окрестностях сверхпроводника при этом переходе.

В 1936 г. была экспериментально подтверждена гипотеза Сильсби (согласно которой критический ток в проволоке разрушает сверхпроводимость из-за создания на поверхности металла критического магнитного поля),ставшая, таким образом, правилом. Это было выполнено Л.В.Шубниковым с сотрудниками в двух очень красивых экспериментах - прямое измерение величины критического тока на тонких цилиндрических образцах таллия,омываемых гелием 11 с его колоссальным теплоотводом и измерение предельного критического тока, наводимого в кольце при измерении внешнего магнитного поля (перпендикулярного плоскости кольца). При этом впервые были проведены исследования разрушения сверхпроводимости при одновременном действии поля тока и внешнего поля.

В 1934-1936 гг. впервые были обнаружены и изучены основные свойства сверхпроводящих сплавов - прежде всего отсутствие скачка теплоемкости при переходе через критическую температуру. Это явление тогда же нашло объяснение в духе современных представлений. Одновременно с этим было найдено, что у сверхпроводящих сплавов существует два критических поля - поле начала процесса проникновения в объём сверхпроводника (Нк1) и поле завершения этого процесса и разрушения сверхпроводимости (Нк2). Эти два понятия и такое их обозначение вошли в мировую литературу. Полученные в этих измерениях результаты были настолько точны, что стали исходными данными при последующем построении современной теории сверхпроводников II-го рода. Фаза смешанного состояния в интервале полей Нк1 - Нк2 в международной литературе получила название фазы Шубникова.

Изучение сплавов отнюдь не ограничилось определением особенностей магнитных и тепловых свойств. В дальнейшем оказалось очень важным проведенное в 1938 г. Н.Е.Алексеевским исследование разрушения сверхпроводимости сплавов одновременным воздействием пропускаемого тока и внешним поперечным полем,т.е. изучение их критического тока в зависимости от поля. При этом для объяснения высоких критических полей сплавов впервые приходилось допускать существование очень тонких путей протекания сверхпроводящего тока. В последние десять лет в УФТИ значительный успех был достигнут в изучении свойств сверхпроводящих деформируемых сплавов на основе ниобия. Одним из принципиальных вопросов было выяснение природы токонесущей способности этих сплавов. Существо дела заключается в том,что у этих сплавов экспериментально выявилась дискретная очень густая сетка тончайших (20-40А) пленочно-нитевидных выпадений- мало того, на этом пути исследований свойств сверхпроводящих сплавов с высокими параметрами было достигнуто рекордно большое магнитное поле соленоидов (122кЭ), наблюденная картина токовых путей количественно подтвердила ранее высказанные соображения об их существовании.

В успехах эеспериментальных работ Л.В.Шубникова очень большую роль играло его тесное творческое содружество с Л.Д.Ландау, который в эти же годы работал над проблемой сверхпроводимости, создал теорию доменной структуры ферромагнетиков, основы теории антиферромагнетизма, фазовых переходов второго рода.

В 1937 г. Л.Д.Ландау предлагает теорию промежуточного состояния сверхпроводников, создаваемого внешним магнитным полем (слоистая структура нормальных и сверхпроводящих чередующихся слоев, ориентированных вдоль поля. В том же году Л.В.Шубников находит прямое подтверждение такой структуры в виде сильной анизотропии электрического сопротивления монокристаллического оловянного шара в магнитном поле; вплоть до поля Нк это сопротивление равно нулю при направлении измерительного тока вдоль поля, а в поперечном поле, как и следовало из теории, сопротивление появляется уже при Н=2/3Нк. В дальнейших исследованиях промежуточного состояния, особенно в последние годы, выявлен целый ряд новых особенностей этого состояния, создаваемого как протекающим по сверхпроводнику током, так и внешним магнитным полем.

Представляетсяя очень интересным для предмета статьи создание в УФТИ новой области исследований, новых представлений - физики высоких давлений при сколь угодно низких температурах

Как известно, для получений высоких давлений при низких температурах не пригодны ни газы, ни жидкости - даже жидкий гелий становится твёрдым при сравнительно низких давлениях ( -100атм при 3,5К; -29 атм при 2К).Поэтому казалось,"что при очень низких температурах будет черезвычайно трудно достичь высоких давлений",- так определял ситуацию крупнейший специалист в области создания и использования высоких давлений П.Бриджмен.Однако в УФТИ перед войной(1939-1940гг) был развит принципиально новый метод - создание давления при помощи вещества, которое увеличивается в объёме при затвердевании (вода,галлий, висмут). При проведении процесса в прочном сосуде с постоянным объёмом это приводит к созданию точно известного давления, которое будет передаваться также на помещенные в сосуд изучаемые объекты. Таким образом, была создана "ледовая бомба", получившая международное признание и очень широкое распространение в отечественных работах и за рубежом. Новыми здесь были два обстоятельства. Во-первых, снятие запрета на высокие давления при низких температурах, создание и передача этих давлений твердым телом. Во-вторых, впервые были проведены исследования количественного изменения критических температур и магнитных полей сверхпроводников, что важно и само по себе и, кроме того, было необходимо для точных оценок и измерений остальных термодинамических величин сверхпроводников(коэффициентов расширения, скачка объёма и др.).

На этом пути было экспериментально открыто новое явление, теоретически предсказанное ранее, - электронный фазовый переход 2 1/2 рода, происходящий в металле под влиянием давления и примесей.Критерий этого перехода - максимум производной dTкр/dp в зависимости Ткр от давления или примеси - стал признанным методом изучения этого явления и пока единственным,когда речь идет о сплавах, изучение электронных топологических особенностей которых иными методами невозможно.

Я опускаю здесь очень интересную область исследований пластического деформирования металлов при низких температурах и, в частности, сильное влияние искажения кристаллической решетки на сверхпроводящие свойства.

Первые результаты, полученные в криогенной лаборатории не только при исследовании сверхпроводимости, но и в других областях физики, стали классическими. Так, в те же 1934-1937гг Л.В.Шубников,О.Н.Трапезникова, С.С.Шалыт нашли и изучили тепловые и криомагнитные аномалии ряда веществ, которые в дальнейшем получили название антиферромагнетиков.

В 1936-1937гг Б.Г.Лазаревым и Л.В.Шубниковым был открыт и количественно изучен ядерный парамагнетизм массивного вещества (у твердого ортоводорода при температурах 1,7-4,2К). Этот результат внес кардинальные изменения в представление о природе ядерного намагничения диэлектриков. По теории это время (для водорода) составляло при гелиевых температурах -106 лет! Эксперимент же показал безынерционность сложенияя намагничения за полем или за температурой (т.е. время установления не более 1с) и побудил пересчитать время намагничения, которое оказалось -0,1с. По оценке иностранной литературы, это был "триумф эксперимента".

Изучен целый комплекс свойств жидкого гелия - впервые количественно определена толщина пленки смачивания гелием II и разработана эффективная методика и аппаратура практически полного выделения легкого изотопа гелия (³Не) из естественного гелия (представляющего в основном ⁴Не с примесью ³Не -6.10-6%). Ядерная физика задолго до современного метода образования 3Не получила его для изучения взаимодействия легких ядер. В области же физики низких температур оказалось возможным начать работы по исследованию сложных диарамм равновесия системы изотопов ³Не-⁴Не в жидком, а затем и в твёрдом состоянии. Естественно, был изучен ряд свойств и других низкокипящих веществ.

Своеобразным экзаменом на зрелось УФТИ и, в частности криогенной лаборатории, была выездная сессия Физического отделения АН СССР, происходившая в Харькове 23-25 января 1937г. Были прослушаны доклады: Л.Д.Ландау - о теории сверхпроводимости; Л.В.Шубникова - о работах криогенной лаборатории в области сверхпроводимости; Б.Г.Лазарева -об определении магнитного момента протона; А.Ф.Прихотько - о спектре поглощения твердого кислорода; Л.Д.Ландау - о теории фазовых превращений; О.Н.Трапезниковой - об аномалии теплоемкости хлоридов железной группы; М.З.Руэмана - о получении гелия из природных газов, диаграммах плавления конденсированных газов, диаграммах и состояниях тройной смеси (азот, ворород, метан); С.Я.Герша - о проекте кислородной установки Макеевского завода и К.Ф.Павлова - о разделении пирогаза. На сессию приехало много ученых из других городов, но мне было особенно приятно присутствие Абрама Федоровича Иоффе, а также Якова Ильича Френкеля. В довоенное время и в первые послевоенные годы Я.И. Френкель часто приезжал в УФТИ. Будучи оптимистом и творчески мыслящим и интересным собеседником, он был всегда желанным гостем.

Оправдался прогноз Абрама Федоровича и в том, что "...Харьковский физико-технический институт является центральным для СССР...Институтом низких температур и научно-технической базой промышленности". В самом деле, уже через несколько лет после организации УФТИ в его криогенную лабораторию стали приезжать физики для проведения исследований при температурах жидкого водорода и жидкого гелия.

Первыми были М.Я.Ген, С.Е.Бреслер и Е.А.Штрауф из Ленинграда. В 1934г. они продолжили в УФТИ электронографические исследования тонких слоев металлов, которые до этого были выполнены А.И.Шальниковым при температуре жидкого азота. насколько мне известно, эта работа была первым электронографическим исследованием объекта, формируемого и изучаемого при столь низких температурах. Это был первый шаг в физике низких температур, ставшей в дальнейшем очень обширной областью науки, в которой в настоящее время получено много принципиально важных результатов: найдены аморфные структуры ряда металлов, установлены параметры, определяющие область их существования, найдены аморфные металлы - сверхпроводники, ферромагнетики и др.

C лета 1934 г по декабрь 1935 г. автор настоящей статьи работал в криогенной лаборатории, осваивая технику работы в области низких температур, в связи с намечавшемся созданием криогенной лаборатории в Уральском физико-техническом институте. Именно в это время и были выполнены, по предложению Я.Г.Дорфмана, измерения ядерного парамагнетизма твердого водорода.

D 1936 г. вместе с Л.В.Шубниковым и А.И.Лейпунским приехавшие из ЛФТИ И.В.Курчатов и Г.Я.Щепкин проводят исследование замедления и поглощения нейтронов при температурах жидкого водорода. Кроме существа дела, при этом было интересным то обстоятельство, что,пожалуй, впервые в мировой практике в одном приборе использовался жидкий водород в количестве 50л.

В 1938 г.сотрудники Уральского ФТИ (ныне институт физики металлов УФАН СССР) И.К.Кикоин и С.Губарь впервые успешно провели в нашей криогенной лаборатории измерения эффекта Эйнштейна-де Хааза на сверхпроводнике (олово), показав, что диамагнетизм сверхпроводников обязан своим происхождениеми свободным электронам.

В последвоенное время в криогенной лаборатории УФТИ работали физики из Чехословакии, Венгрии, Польши в связи с пославленной перед ними задачей по организации в этих странах своих криогенных лабораторий.

Количество работ с использованием жидкого гелия непрерывно росло, особенно в послевоенные время, и производительности ожижителя Майснера стало уже не хватать.Нужно сказать, что к этому времени был накоплен большой опыт в криогенной технике, а к нему добавилось важнейшее психологическое обстоятельство, выработавшееся во время войны, - делать, казалось бы, невозможное.В конце 40-х годов в криогенной лаборатории А.И.Судовцов с механиками создают ожижители своей конструкции, как гелиевые с производительностью до 20 л/час, так и водородные, естественно большей продуктивности. Параметры этих ожижителей были на уровне лучших лейденских ожижителей того времени. Все это было в высшей степени важным в связи с тем, что в начале 50-х годов начали создаваться криогенные лаборатории в Ленинграде, Киеве, Свердловске, Сухуми, Баку и других городах. И доставляет большое удовлетворение сознание того, что все просьбы,связанные с созданием новых криогенных лабораторий, наш институт смог выполнить.Наш институт оказал помощь и Ленинградскому физико-техническому институту, Абраму Федоровичу Иоффе, отдав тем самым лишь малую часть "долга" за его исключительно правильный и своевременный прогноз. В 1953 г. начала работать криогенная лаборатория в ЛФТИ, организованная Н.М.Рейновым.

Мне вспоминается приезд А.Ф.Иоффе в Харьков на сессию АН УССР в 1954г. в связи с празднованием 300-летия воссоединения Украины с Россией, вспоминается посещение им института, криогенной лаборатории, его большой интерес и внимание к работам и вообще доброжелательное отношение, так свойственное Абраму Федоровичу. К сожалению, позже А.Ф.Иоффе в Харьков не приезжал. Однако тесные связи с нашим институтом, с криогенной лабораторией, сохранились и развивались.

Объем статьи не дает возможности привести еще многие примеры, иллюстрирующие разные стороны и роль криогенной лаборатории УФТИ. Однако об этом все же необходимо сказать. Как в свое время ЛФТИ, развиваясь создавал дочерние институты (на Украине, Урале, в Томске, Днепропетровске), так и УФТИ в свою очередь стал выделять высококвалифицированных физиков для организации новых институтов. В частности, такие большие институты, как Физико-технический институт низких температур АН УССР, Институт физики высоких давлений АН СССР и другие, возглавляют криогенщики УФТИ.

Школа украинских физиков, занимающихся проблемами низких температур - ведь это тоже школа Абрама Федоровича Иоффе! И мне доставляет глубокое удовлетворение быть членом этого сообщества и поддерживать его принципы.

Абрам Федорович часто говорил о высоком назначении и большой роли, которую должны играть физико-технические институты в развитии науки и народного хозяйства страны. Мне хотелось бы думать, что деятельность УФТИ свидетельствует о его полном соответствии этому назначению, отражающему характер физики в век пререживаемой нами научно-технической революции.

© 1980 «Проблемы современной физики» Сборник статей к 100-летию со дня рождения А.Ф.Иоффе.Ленинград,"Наука" 586с.