Журнал «Юный техник» - Юный техник, 1956 № 02
— Таковы были те исходные предпосылки опытов, — заключил эту часть своего рассказа академик Лев Андреевич Арцимович, — которые мы начали пять лет назад.
Так действует магнитное поле на летящую сквозь него заряженную частицу.
Частицы газа под влиянием магнитного поля собираются в тонкий пучок — нить, температура которой достигает миллиона градусов.
ЧТО ЖЕ ПОЛУЧИЛОСЬ!
Было разработано специальное устройство, с помощью которого удалось получать токи силой в несколько миллионов ампер.
Конечно, такие токи нельзя получать в течение длительного времени. Зато мгновенная мощность, которую удавалось загнать в разрядную трубку, была очень велика. Она измерялась десятками миллионов киловольт-ампер, превышая, таким образом, мощность самых больших электростанций, какие существуют на земном шаре. В лаборатории Льва Андреевича Арцимовича хранятся толстостенные металлические трубки, смятые словно рукой титана. Их сжал электрический ток.
Теперь подумайте о том, что этакая невообразимая силища прилагается к веществу ничтожной плотности. В сопоставлении с дейтериевым газом струйка папиросного дыма — это поток каменных булыжников.
Рассказывая о первоначальных раздумьях исследователей, я упоминал о том, что теоретические расчеты предсказали, каким температурам должно соответствовать появление первых термоядерных реакций.
— Но таковы были розовые мечты теории, — с усмешкой заметил по этому поводу Л. А. Арцимович. — На самом деле в эксперименте не все происходит так просто. Теория находилась в плену представлений о так называемых стационарных процессах и полагала, что сжимающийся ток будет действовать на плазму, как поршень, сдавливающий горячую смесь в цилиндре внутреннего сгорания. В действительности нас ожидал ряд неожиданных сюрпризов…
Надо пояснить, что имел в виду Л. А. Арцимович, применяя в данном случае по отношению к процессу термин «стационарный». Вот вы жмете на газ, а сила, с которой вы давите, уравновешивается силой давления самого газа. Такой процесс можно назвать стационарным. И только при этом условии будет действовать правило разогрева газа при сжатии.
Оказалось, что при мгновенном включении тока противодавление в этой системе не успевает возникнуть сразу, и поначалу частицы с огромной скоростью устремляются к оси разрядной трубки. Они двигаются тем быстрее, чем больше сила магнитного поля, возникающего при прохождении тока. Таким образом, разрядная трубка какое-то время работает не как цилиндрический поршень, а как мощный ускоритель частиц.
Все эти изменения совершаются на протяжении нескольких микросекунд. Если учесть, что за эти несколько миллионных долей секунды нужно успеть запечатлеть изменения тока, изменения напряжения, перемены давления, уменьшение количества атомов в объеме трубки, что нужно измерить скорость их движения и т. д. и т. п., — нельзя не проникнуться глубочайшим уважением к коллективу молодых исследователей, которые блестяще справились с этими поистине фантастическими трудностями.
Как было уже сказано, в первые мгновения прибор действовал как магнитный ускоритель. С бешеной скоростью несущиеся частицы сгонялись к центру. Система приходит в равновесие, и температура мгновенно достигает большой величины.
Попутно замечу, что плазма, с которой приходится иметь дело в описываемых опытах, ведет себя очень своеобразно. Ядра атомов дейтерия обладают большой массой, а электроны — маленькой, и кинетическая энергия, приобретаемая ядрами, оказывается гораздо больше кинетической энергии, приобретаемой электронами. Во всех случаях, когда физики до этого получали плазму, — она часто появляется при некоторых условиях при электрическом разряде в газах, — там наблюдались быстрые «горячие» электроны и медленные, более «холодные» ионы.
Здесь все было наоборот.
Пока формировался плазменный шнур, давление в нем не успевало заметно вырасти. Когда же происходило сжатие, давление в плазменном шнуре повышалось в несколько миллионов раз — не превышая, впрочем, несколько десятков атмосфер, — не забудьте, что опыт начинался при высоком разрежении газа!
Затем под действием образовавшегося давления частицы разлетались обратно. А затем газ снова сжимался. Плазменный шнур пульсировал. Стационарного процесса не получалось…
Температура в сжимающемся шнуре достигала миллиона градусов. Этот замечательный рекорд сам по себе заслуживает особого внимания.
В связи с ним возникают многие интересные вопросы: например, можно ли каким-нибудь способом определить цвет «звездного вещества» в разогретом до таких температур плазменном шнуре и не губительно ли для окружающих излучение, которое при этом возникает!
Оказывается, плазменный шнур бесцветен — он почти абсолютно прозрачен, поэтому и свечение его совсем не такое чудовищно яркое, как можно было бы ожидать. Относительно слабая яркость и кратковременность вспышки, так же как и малая плотность вещества в разрядном промежутке, делают опыт совершенно безопасным для окружающих.
Итак, одна пульсация, другая, третья…
При втором, а иногда третьем сжатии (никогда при первом!) происходит вылет нейтронов и на какую-то долю микросекунды возникает мощное рентгеновское излучение, напоминающее короткий всплеск волны. По скорости вылета и некоторым другим признакам можно отличить нейтроны не термоядерного происхождения и, невидимому, немного нейтронов термоядерного происхождения.
* * *
"РПД" решено было выкрасть. Дверь в автоматизированную квартиру Дотошкина была закрыта, но Петя Верхоглядкин произнес какие-то магические слова, акустическое peлe сработало, и дверь распахнулась. Едва Белоручкин сел в невинное с виду кресло, как оно схватило его в нерасторжимые объятия.
- Ничего, я сейчас тебя выручу, — сказал Верхоглядкин и начал нажимать подряд на все кнопки на панели управления…
(См. стр.25)
* * *
Звездное вещество, образующееся в пульсирующем шнуре, ведет себя во многих отношениях загадочно. Откуда берутся, например, рентгеновские лучи с высокой проникающей способностью! И что самое удивительное: почему, хотя напряжение на разрядной трубке составляет всего лишь 20–30 тысяч вольт, рентгеновские лучи имеют энергию в несколько сотен тысяч вольт!
Это говорит о том, что частицы в трубке могут ускоряться до энергий, гораздо больших, чем можно было ожидать, но как!
Возможные реакции синтеза изотопов водорода.
— Процессы, которыми обусловлено появление нейтронов не термоядерного происхождения и жестких рентгеновских лучей, нами еще не поняты, — заявляют исследователи.
Специально изучалось свечение плазмы. И здесь обнаружились интересные и даже необъяснимые пока что явления. Например, спектральная линия дейтерия в момент разогрева плазмы колоссально расширяется. Почему это происходит, пока что также не ясно.
Накопление таких новых необъяснимых фактов радует академика Михаила Александровича Леонтовича, который руководил теоретическими исследованиями проблемы. Это ему и его сотрудникам принадлежал тот теоретический анализ, который лежал в основе первых экспериментов лаборатории Арцимовича.
Самое интересное для физика-теоретика — это появление фактов, которые не были предсказаны и не могут быть объяснены с точки зрения сложившихся в науке представлений. Это означает, что нужно итти вперед, развивать, усовершенствовать теорию. Так и развивается настоящая наука.
ЧТО ЖЕ ДЕЛАТЬ?
Исследователи подсчитывают трофеи первого выигранного сражения за овладение термоядерными реакциями.
«Скромная победа», — может подумать читатель, который знает о том, что представляет собой подлинная наука, только понаслышке или по описаниям готовеньких завоеваний. А мы здесь познакомились с трудовыми буднями ученых мы рассказали о том, как была завоевана первая оборонительная линия крепости, казавшейся неприступной.
История, которая хранит на своих страницах память о том, как росли и развивались выдающиеся научные открытия разных времен, учит нас умению в настоящем угадывать черты будущего. Когда француз Кальете и швейцарец Пикте наблюдали первые капли жидкого воздуха, которые стекали по стеклянным сосудам холодильной машины, было очень трудно предвидеть, что пройдут десятилетия и основанные на этом открытии холодильные заводы начнут выпускать целые реки кислорода, этого могучего ускорителя металлургии и многих других процессов.
Не обращая внимания на злые порывы ветра, свистевшего а щели сарая-лаборатории, Пьер и Мария Кюри любовались голубоватым сиянием, которое испускала жалкая на первый взгляд щепотка радиевой соли, добытая ими ценой неимоверных усилий и лишений. Предчувствовали ли они в тот момент, что это было началом могучего прорыва в тайны атомного ядра!
