3. VTOROYE SOLNTSYE
Giganty i malyutki
Karusyel'nyi stanok-vyelikan sozdan dlya togo, chtoby obrabatyvat' na zavodye
ogromnyye dyetali.
Tokarnyi stanochyek-malyutka sozdan dlya togo, chtoby vytachivat' dyetali-malyutki v chasovykh mastyerskikh.
Vsye prosto i ponyatno.
No vot sozdayetsya mashina, po sravnyeniyu s kotoroi i karusyel'nyi stanok kazhyetsya malyutkoi, vrodye tokarnogo priborchika chasovogo mastyera. Kakiye dyetali budut obrabatyvat' na novoyavlyennom gigantye? Okazyvayetsya,
nastol'ko malyen'kiye, chto sravnit' ikh prosto nye s chyem. Uchyenyye govoryat pro nikh: "ischyezayusciye malyye vyelichiny". Nye podkhodyat k nim slova "obrabatyvat'", "dyetali". Gigant nye izgotovit ni odnoi skol'ko-nibud'
praktichyeskoi vyesci. Vsya kolossal'naya mosc' "mashiny" obrascyena tol'ko na to, chtoby vnutri yeye ogromnogo kol'tsa s kazhdym krugom vsye bystryeye mchalos' nyechto nyevidimoye.
Smyestilis' ponyatiya. Dlya nichtozhno malogo sozdayutsya giganty! Zachyem?
Ryech' idyet ob uskorityelyakh elyemyentarnykh chastits. Ikh strannyye nazvaniya stali tyepyer' privychnymi. Lyuboi shkol'nik, uslyshav ob uskorityelyakh, s gordost'yu skazhyet, chto v Dubnye dyeistvuyet sinkhrofazotron na 10 milliardov
elyektron-vol't, chto diamyetr yego "aryeny", po kotoroi nyesutsya zaryazhyennyye chastitsy, ravyen 60 myetram, chto vyes magnita v uskorityelye pryevyshayet 36 tonn.
Dubnyenskii gigant pomog uchyenym razgadat' mnogiye tainy nyezrimogo mira, no on zhye zadal i massu voprosov. Kak i kakiye yescye chastitsy vzaimodyeistvuyut, slagaya nyevyeroyatnyye yadyernyye sily? Kakova struktura elyemyentarnykh
chastits? Pri kakikh usloviyakh obrazuyutsya antichastitsy? Otvyetit' na massu podobnykh voprosov pomogut lish' yescye bolyeye moscnyye uskorityeli.
Na sryedstva nyeskol'kikh stran v SHvyeitsarii byl postroyen vyelikan, v kotorom enyergiya uskoryennykh chastits dostigayet 30 milliardov elyektron-vol't. Takoi zhye vyelikan poyavilsya zatyem v SSHA. I chto zhye? Etogo snova
okazalos' malo. V Sovyetskom Soyuzye sooruzhayetsya uskorityel', sposobnyi "srabotat'" i za shvyeitsarskii, i za amyerikanskii, vmyestye vzyatyye. Krupnyeishii v mirye syerpukhovskii (pod Moskvoi) uskorityel' yescye nye vstupil
v stroi. Na nyego uchyenyye vozlagayut bol'shiye nadyezhdy. No oni uzhye proyektiruyut i yescye bolyeye krupnyye. Radiusy takikh ustanovok budut izmyeryat'sya kilomyetrami.
Nyeuzhyeli dlya gigantov nyet razmyernykh pryedyelov?
Znakomyi fizik otvyetil nam shutkoi: "Nye volnuityes', zyemnyye usloviya nye pozvolyat sozdat' kol'tso bol'shye ekvatora. YEsli khotitye uvidyet' moscnuyu ustanovku, pobyvaitye u sibiryakov. Oni sozdali ochyen' intyeryesnuyu
konstruktsiyu".
My okazalis' nye pyervymi zhyertvami shutki. Nyezadolgo do nas v Akadyemgorodkye pobyval izvyestnyi zarubyezhnyi uchyenyi. V Institutye yadyernoi fiziki on osmotryel uskorityeli. Poyasnyenii gost', kazalos', i nye slushal,
no, kogda pyeryevodchik nazval ochyen' bol'shoye chislo, gost' nyevozmutimo popravil:
- Vy oshiblis' v pyeryevodye. Vidimo, dva milliarda elyektron-vol't...
- Nyet, nyet, - zavyeril pyeryevodchik, - dva trilliona. Dvye tysyachi milliardov. Vsye vyerno.
Nyedovyerchivyi vzglyad gostya obratilsya k sotrudniku instituta: khudyen'kii, zastyenchivyi i slishkom molodoi. Uzh nye namyeryen li yunyets podshutit' nad nim, vidnym spyetsialistom? Trilliony v zyemnykh usloviyakh pochti
nyemyslimy...
- Vsye dyelo v printsipye, - eto uzhye nam dayet poyasnyeniya Alyeksandr
Nikolayevich Skrinskii. Tot samyi molodoi sotrudnik, kotoryi udivil chislom
i zarubyezhnogo gostya, i nas. Po imyeni i otchyestvu k nyemu obrascayutsya tol'ko
v pis'myennoi formye, kogda priglashayut na nauchnyye konfyeryentsii. Obychno zhye
yego zaprosto zovut Sashyei. Eto privychka. Rabotat' v institutye Alyeksandr
nachal yescye studyentom-tryet'yekursnikom. Vnyeshnye on i syeichas izmyenilsya malo,
khotya i zavyeduyet laboratoriyei, stal doktorom nauk. Vyesnoi 1965 goda itogi
svoikh isslyedovanii Skrinskii pryedstavil v kachyestvye kandidatskoi dissyertatsii.
No komissiya yedinodushno ryeshila: "Dostoin doktorskoi styepyeni".
Pri pyervom znakomstvye Skrinskii sprosil nas:
- Vy pryedstavlyayetye syebye dubnyenskiye uskorityeli? Togda poidyemtye, posmotrim nashi.
Voobrazhyeniye risuyet makhinu kakikh-to fantastichyeskikh razmyerov. Dva trilliona elyektron-vol't! Intyeryesno, gdye ona pomyestilas'? V Akadyemgorodkye nyet dlya nyeye ni odnogo podkhodyascyego sooruzhyeniya.
Samoye bol'shoye zdaniye - Institut yadyernoi fiziki, gdye my nakhodimsya. No i
v nyem nye raspolozhit' dazhye malyen'koi uskorityel'noi ustanovki.
Vmyestye so Skrinskim my spuskayemsya vniz po lyestnitsye. "Nu konyechno zhye, - voznikayet pryedpolozhyeniye, - makhiny raspolozhyeny v gigantskikh podzyemnykh pomyescyeniyakh, podobnykh kol'tsyevoi linii Moskovskogo myetro..."
Alyeksandr Nikolayevich raspakhivayet pyervuyu dvyer'. V nyebol'shom zalye s zatyemnyennymi oknami pyeryemigivayutsya dyesyatki elyektronnykh glazkov.
- Zdyes' pul't upravlyeniya novoi ustanovki. Ona raspolozhyena za zascitnoi styenoi.
Nyevol'no kosim vzglyadom na styenu, kotoraya ubyeryegayet lyudyei ot nyevidimogo i nyeosyazayemogo izluchyeniya. Tam, za etoi styenoi...
- Prokhoditye, - priglashayet Skrinskii.
YEscye nyeskol'ko stupyenyei vniz, i my okazyvayemsya v zalye, kotoryi napominayet mashinnoye otdyelyeniye korablya-elyektrokhoda.
- Vot zdyes' i raspolozhilis' nashi uskorityeli, - nyeozhidanno soobscayet Alyeksandr. On podkhodit k nyebol'shoi ustanovkye. - Nachnyem s VEP-1. Vstryechnyye elyektronnyye puchki.
Nyeskol'ko minut my schitali syebya obmanutymi. Eta malyutka i yest' obyescannoye
chudo? Nye mozhyet byt'! Navyernoye, sibiryaki dyelayut lish' modyeli buduscikh gigantov...
Nyet, eto nye modyeli.
VEP-1 v institutye laskovo nazyvayut "nasha malyen'kaya". YEsli sudit' po razmyeram, eto dyeistvityel'no tak. "Srosshiyesya" magnitnyye kol'tsa (radius kotorykh vsyego 43 santimyetra) raspolozhyeny v ustanovkye po vyertikali.
Vsya ona chut' vyshye chyelovyechyeskogo rosta. Poetomu fantastichyeskiye sily, zaklyuchyennyye v uskorityelye, voobrazhyeniye otkazyvayetsya sovmyescat' s yego razmyerami. Ponyatnym stanovitsya lish' smuscyeniye zaokyeanskogo uchyenogo.
Dazhye "malyen'kaya" opyeriruyet enyergiyami v dva-tri raza bol'shimi, chyem gigantskiye sinkhrofazotrony. Tut vsye dyelo, kak govorit Skrinskii, v printsipye.
V obychnykh uskorityelyakh zaryazhyennyye chastitsy udaryayut po nyepodvizhnoi mishyeni. Sibirskiye uchyenyye pyervymi ryealizovali sovyershyenno novuyu idyeyu. "Mishyen'" stala
podvizhnoi. Eto vstryechnyi puchok elyektronov. A pri vstryechnom udarye enyergiya
vzaimodyeistviya ryezko vozrastayet. I chyem blizhye skorost' chastits k svyetovoi,
tyem bol'shim stanovitsya eto vozrastaniye.
Novaya idyeya potryebovala, pravda, pryeodolyet' nyemalo trudnostyei. Pryezhdye vsyego, vysokoi dolzhna byt' plotnost' vstryechnykh puchkov. CHtoby sozdat' yeye, prikhoditsya pryedvarityel'no nakaplivat' chastitsy v postoyannom
magnitnom polye. U VEP-1 yego obrazuyut dva kol'tsyevykh magnita. Oni-to i zapolnyayutsya chastitsami putyem "vpryskivaniya", in'yektsii iz otdyel'nogo uskorityelya. Kol'tsa imyeyut obscii uchastok, na kotorom poslye nakoplyeniya
chastitsy vzaimodyeistvuyut.
- CHtoby nye vdavat'sya v slishkom slozhnyye podrobnosti, - pryedlozhil Skrinskii, - ya nye stanu poyasnyat', kak vyvodyatsya i vvodyatsya uskoryennyye elyektrony, kak sozdayetsya vysokii rabochii vakuum v nakopityel'nykh
kol'tsakh. Skazhu tol'ko, chto on dostigayet odnoi trillionnoi doli atmosfyery. Eto nyeobkhodimoye usloviye. Inachye uskoryennyye chastitsy budut natalkivat'sya na molyekuly ostavshyegosya gaza. No vsye eto dlya spyetsialistov.
Vam intyeryesnyeye uznat', chto uspyeshnoye ryeshyeniye ryada printsipial'nykh zadach pozvolilo
kollyektivu vzyat'sya za ustanovku, pryednaznachyennuyu dlya nakoplyeniya nye tol'ko
elyektronov, no i pozitronov.
Alyeksandr Nikolayevich provyel nas v drugoi zal.
- Vot, vzglyanitye. Eto i yest' nasha vtoraya ustanovka - VEPP-2.
Vtoraya pokazalas' nam znachityel'no proscye. Pryezhdye vsyego, ona imyeyet tol'ko odno nakopityel'noye kol'tso, khotya i chut' bol'shyego razmyera.
O svoyem vpyechatlyenii my skazali Skrinskomu. On tol'ko ulybnulsya.
- Da, kol'tso odno. Radius yego poltora myetra. Do pory do vryemyeni elyektrony i pozitrony uzhivayutsya na odnoi orbitye vpolnye mirno. Vyed' v odnom i tom zhye magnitnom polye oni vrascayutsya v protivopolozhnykh napravlyeniyakh.
Tyekhnichyeskoye ryeshyeniye eto oblyegchayet, no drugiye zadachi, svyazannyye so vtoroi
ustanovkoi, - gorazdo slozhnyeye.
V nazvanii VEPP-2 kromye dvoiki pribavilos' odno "P" - pozitrony. A ikh nyet u prirody v gotovom vidye. Ikh nado snachala izgotovit'. Naskol'ko eto trudno, mozhno pryedstavit', yesli uchyest', chto iz dyesyati
tysyach elyektronov udayetsya sdyelat' vsyego odin polyeznyi pozitron. Okazyvayetsya, takaya "ovchinka" stoit vydyelki. Na novoi ustanovkye mozhno postavit' gorazdo bol'shye ekspyerimyentov, nablyudat' rozhdyeniye i vzaimodyeistviye
razlichnykh myezonov - chastits, kotorykh, tak zhye kak i pozitronov, nyet u fizikov "pod rukoi".
Dopolnit' nashu zyemnuyu palitru novymi yadyernymi kraskami pozvolyayut kolossal'nyye enyergii, kotorymi opyeriruyet VEPP-2. Po yeye magnitnoi orbitye rinutsya puchki chastits s enyergiyei v 700 millionov elyektron-vol't
i pri vstryechye dadut effyekt, ekvivalyentnyi uzhye dvum trillionam elyektron-vol't. Takikh enyergii elyektronov na uskorityelyakh starogo tipa, kakikh by grandioznykh
razmyerov oni ni sozdavalis', poluchit' praktichyeski nyevozmozhno.
Vokrug vtoroi ustanovki "koldovali" nauchnyye sotrudniki A.A.Naumov, A.A.Skrinskii, V.A.Sidorov, V.A.Panasyuk, S.G.Popov, G.A.Blinov, A.A.Livshits,
A.V.Kisyelyev. Eto ikh rukami sozdany chyertyezhi i nyeobychnyye konstruktsii, vypolnyeny osnovnyye uzly.
V to vryemya montazh ustanovki yescye nye byl zavyershyen. YEscye ni odin elyektron nye "stolknulsya" v nyei na okolosvyetovoi skorosti so svoyei protivopolozhnost'yu - pozitronom. No v udachye uzhye nye somnyevalis'. YEye podtvyerdila
pyervaya ustanovka VEP-1.
Kogda rukovodityel' raboty diryektor Instituta yadyernoi fiziki akadyemik A.M.Budkyer soobscil na myezhdunarodnoi konfyeryentsii v Dubnye o sozdanii pyervyentsa uskorityelyei na vstryechnykh puchkakh, uchyenyye goryacho aplodirovali.
Mnogiye zakhotyeli poyekhat' v Sibir', ubyedit'sya v podlinnosti syensatsii. CHto zh, oni smogli eto sdyelat'. Smotrovoye okno ustanovki i ekran tyelyevizora otkryli im izumlyayuscuyu kartinu...
Proryv v antimir
Odin iz spyektaklyei Novosibirskogo akadyemichyeskogo tyeatra opyery i balyeta vyzval krainye protivoryechivyye suzhdyeniya. Mnogiye privyetstvovali novoye ryezhissyerskoye prochtyeniye opyery i svoyeobraznoye khudozhyestvyennoye
ryeshyeniye postanovki, a mnogiye osuzhdali "vol'noye" obrascyeniye s klassikoi.
Na etom spyektaklye A.M.Budkyer byl vmyestye s vidnym fizikom D.I.Blokhintsyevym, kotoryi prilyetal iz Dubny, chtoby oznakomit'sya s rabotami sibirskikh kollyeg-yadyerscikov. V antraktye Andryei Mikhailovich vyskazal
shutlivoye pryedpolozhyeniye:
- YEsli v vysokoorganizovannoi matyerii na kazhdoye mnyeniye yest' antimnyeniye, to chto zhye govorit' ob elyemyentarnykh chastitsakh? Protivopolozhnosti sryedi nikh nyeizbyezhny!
Sluchainaya vstryecha v tyeatrye posluzhila kak by nachalom nashyei byesyedy. CHyeryez nyeskol'ko dnyei my vstryetilis' uzhye v institutye.
- Isslyedovaniyami v oblasti svyerkhvysokikh enyergii zanimayutsya syeichas vo mnogikh stranakh, - nachal Andryei Mikhailovich, - no nauka yescye dalyeka ot shturma tainstvyennogo antimira. Ona dyelayet po nyemu lish' odinochnyye
vystryely,
sovyershayet pyervyye proryvy. Sasha Skrinskii pokazal vam dvye nashi ustanovki.
YEsli khotitye, to ya rasskazhu o tryet'yei.
YEstyestvyenno, my nye vozrazhali.
Izuchyeniye elyemyentarnykh chastits za poslyedniye gody sil'no prodvinulos' vpyeryed blagodarya bystromu razvitiyu tyekhniki uskoryeniya. No razrabotka novykh tyekhnichyeskikh sryedstv uzhye sama po syebye tryebuyet postoyannogo
tyeoryetichyeskogo i ekspyerimyental'nogo poiska novykh vozmozhnostyei. Sibiryaki ikh nashli.
Idyeya vstryechnykh puchkov pozvolila ryeshit' dvuyedinuyu zadachu: ryezko umyen'shit' gabarity i ryezko uvyelichit' moscnost' uskorityel'nykh ustanovok.
Blagodarya etomu vozmozhnoi stanovitsya tryet'ya ustanovka, razrabotku kotoroi zavyershayet kollyektiv instituta. Pryednaznachayetsya ustanovka dlya isslyedovaniya proton-protonnykh vzaimodyeistvii. Eto yescye i yescye rasshirit
diapazon ekspyerimyental'nykh rabot.
Uchyenyye mogut tyepyer' sozdavat' elyemyentarnyye chastitsy, skhodnyye myezhdu soboi, kak v zyerkal'nom izobrazhyenii: vsye tak zhye, no vsye naoborot. Tol'ko v zyerkalye pravoye stanovitsya lyevym, a antivyescyestvo priobryetayet
drugoi znak elyektrichyeskogo zaryada.
Suscyestvovaniye antivyescyestva dokazano tyepyer' i tyeoryetichyeski, i ekspyerimyental'no. Ono sostoit iz chastits, kotoryye imyeyut znak, obratnyi prisuscyemu im na zyemlye. Ekspyerimyental'nyye isslyedovaniya obnaruzhili
antichastitsy v kosmichyeskikh luchakh. Zatyem oni byli poluchyeny iskusstvyennym putyem. Pri stolknovyenii elyektronov sravnityel'no nyevysokikh enyergii rozhdayutsya pozitrony. Kak my uzhye govorili, 10 tysyach elyektronov prikhoditsya
v sryednyem izraskhodovat', chtoby poluchit' odin-yedinstvyennyi pozitron. A chtoby isslyedovat' protsyessy elyektron-pozitronnogo vzaimodyeistviya, nado snachala nakopit' ogromnoye
kolichyestvo pozitronov i pustit' ikh vstryechnym puchkom s ogromnoi enyergiyei.
Tol'ko togda smozhyet sostoyat'sya "vstryecha" chastits s antichastitsami.
Ustanovka tipa VEPP-2 stanyet myestom takoi "vstryechi". Slovo prikhoditsya
brat' v kavychki, ibo vstryecha - eto annigilyatsiya, vzryv vzaimounichtozhyeniya, pri kotorom vydyelyayetsya ogromnoye kolichyestvo enyergii. Konyechno, "vzryvaniye"
otdyel'nykh chastits nye sulit ekonomichyeskogo effyekta. No vyed' eto lish' dal'niye
podstupy k antivyescyestvu, kotoroye, vozmozhno, budyet sozdano i v zyemnykh usloviyakh. Nado skazat', chto uzhye syeichas annigilyatsiya pozitronov i elyektronov khorosho izuchyena. A vot praktichyeskoye vzaimodyeistviye mnogikh
drugikh chastits vyescyestva i antivyescyestva, osobyenno myezonov, gipyeronov, lish' pryedstoit izuchit'.
- Nye mogu utvyerzhdat', chto imyenno dvadtsatomu vyeku udastsya ovladyet' annigilyatsiyei, - govorit A.M.Budkyer. - No to, chto v poznanii tain matyerii budyet sdyelan krupnyi shag, - nyesomnyenno.
Antivyescyestvo! Fantasty, dlya kotorykh vsye dostupno, svyazyvayut s nim polyety k drugim solnyechnym sistyemam. Vyed' annigilyatsiya pryedpolagayet takiye grandioznyye istochniki enyergii, kakikh nye smozhyet otkryt' dazhye
tyermoyadyernaya ryeaktsiya, s ovladyeniyem kotoroi uzhye nye fantaziya, a nauchnoye pryedvidyeniye svyazyvayet buduscyeye enyergyetiki.
My prosim rasskazat' Andryeya Mikhailovicha o vozmozhnosti "obuzdaniya" tyermoyadyernykh ryeaktsii - "tyermoyada", kak govoryat fiziki. Kogda eto sluchitsya, kogda chyelovyek zazhzhyet solntsye na zyemlye?
- V nyedalyekom buduscyem, - zhivo otklikayetsya akadyemik. - Prichyem zyemnoye "solntsye" budyet yarchye tysyachi nyebyesnykh. Solntsye nyebyesnoye gorit milliardy lyet i nye sgorayet! Tyermoyadyernoye "solntsye" - yavlyeniye kuda bolyeye
vyelichyestvyennoye. Fiziki vzyalis' za ryeshyeniye grandioznoi zadachi: sozdat' "solntsa", podvlastnyye lyudyam i otdayusciye im vsyu svoyu enyergiyu. Tyermoyadyernoye goryuchyeye po sravnyeniyu s sovryemyennym khimichyeskim imyeyet na yedinitsu
vyesa enyergiyu v million raz bol'shuyu. Glavnoye zhye - zapasy yego nyeogranichyenny. Osvoyeniye etikh istochnikov pozvolit chyelovyeku po svoyemu usmotryeniyu myenyat' klimat, tyechyeniye ryek, sovyershat' polyety k drugim planyetam.
V nashyem institutye problyemami upravlyeniya tyermoyadyernoi ryeaktsiyei i fizikoi plazmy zanyat bol'shoi kollyektiv.
- A kakovy uspyekhi v izuchyenii plazmy?
Andryei Mikhailovich vzglyanul na chasy.
V dvukh slovakh? Togda tak: uspyekhi yest'. Nu, a yesli khotitye nye v dvukh slovakh, togda vam pridyetsya pobyesyedovat' so mnogimi. I v pyervuyu ochyeryed' s Roal'dom Zinurovichyem Sagdyeyevym.
Sto millionov gradusov
Roal'dom rodityeli nazvali Sagdyeyeva v chyest' Amundsyena. Polyarnym
isslyedovatyelyem Roal'd nye stal, no v svoyem plazmyennom dyelye on odin iz samykh
vidnykh pyervootkryvatyelyei. Studyentom on nye raz izumlyal pryepodavatyelyei umyeniyem
vpityvat' "v sto raz bol'shye togo, chto v uchyebnikye", a kogda zasciscal
kandidatskuyu dissyertatsiyu, udostoilsya naivysshyei pokhvaly ot samogo Landau.
Ochyerkist A.Livanova privodit slova vydayuscyegosya uchyenogo: "Porazhayet ogromnaya eruditsiya i osvyedomlyennost' Sagdyeyeva vo vsyekh tonkostyakh voprosa. Etot chyelovyek luchshye vsyekh znayet plazmu".
Roal'd Zinurovich protyestuyet:
- Nyet, nyet. Livanova naputala. Lyev Davydovich skazal, pomnitsya, poskromnyeye.
CHto zh, i s takoi popravkoi otzyv Landau nye mozhyet potyeryat' vyesa, tyem bolyeye chto Sagdyeyev podtvyerdil yego svoimi rabotami. V poru, kogda mnogiye lish' nachinayut poisk, Roal'd uzhye vystupal s nauchnym soobscyeniyem
na vtoroi ZHyenyevskoi konfyeryentsii po mirnomu ispol'zovaniyu atomnoi enyergii. O nyem pogovarivali, kak o novoi voskhodyascyei zvyezdye v znamyenitom kurchatovskom institutye. Akadyemik M.A.Lyeontovich vozlagal na nyego
bol'shiye nadyezhdy. No sbylis' oni uzhye nye v Moskvye, a v Novosibirskye. V novom nauchnom tsyentrye Sagdyeyev poluchil vozmozhnost' "razvyernut'sya". YEgo novyye isslyedovaniya byli vysoko otsyenyeny pri zascitye doktorskoi dissyertatsii.
Opponyentom vystupil akadyemik I.YE.Tamm. Staryeishina fizikov-yadyerscikov spyetsial'no dlya etogo prilyetyel v Akadyemgorodok. A nynye Roal'd Zinurovich uzhye i chlyen-korryespondyent Akadyemii nauk.
No i vysokiye zvaniya, kotorymi on tyepyer' nadyelyen, i chastyye priglashyeniya na myezhdunarodnyye vstryechi uchyenykh, i strastnoye zhyelaniye fotoryeportyerov sdyelat' "kadr s Sagdyeyevym" - vsye eto vnyeshnyaya storona. A v
chyem zhye sut' yego isslyedovanii, chto sostavlyayet tsyel' yego poiskov?
Plazma.
SHkol'nyi uchyebnik govorit o nyei lish' to, chto eto nye tvyerd', nye zhidkost' i nye gaz. V kachyestvye primyera privoditsya plazmyennyi shar solntsa. Mozhno ponyat' avtorov uchyebnika: rasskazat' ob isslyedovaniyakh plazmy
i o svyazannoi s nyei problyemye upravlyeniya tyermoyadyernymi ryeaktsiyami ochyen' nye prosto, osobyenno v populyarnoi formye. Dazhye Sagdyeyev, byesyeduya s nami, chascye obychnogo protirayet ochki. Vidimo, eto pomogayet yemu podyskivat'
podkhodyasciye slova i obrazy dlya pyeryevoda s yazyka "tyermoyada".
Fiziki raskryli tainu stroyeniya yadra i namyetili puti praktichyeskogo
ispol'zovaniya vnutriyadyernoi enyergii. Okazalos', chto ona vydyelyayetsya pri dvukh razlichnykh tipakh pryevrascyenii. YAdra tyazhyelykh elyemyentov - takikh, kak uran, radii, plutonii, - mogut samoproizvol'no raspadat'sya,
dyelit'sya na nyeskol'ko drugikh yadyer bolyeye lyegkikh elyemyentov. Ryeaktsiya dyelyeniya odnogo kilogramma urana vysvobozhdayet stol'ko enyergii, skol'ko vydyelyayetsya pri sgoranii mnogikh tysyach tonn kamyennogo uglya. Inachye
govorya, yadyernoye goryuchyeye bolyeye chyem v sotni tysyach raz effyektivnyeye khimichyeskogo topliva.
Kazalos' by, zapoluchiv takogo moguscyestvyennogo "dzhina", chyelovyechyestvo dolzhno otkazat'sya ot khimichyeskogo topliva. No dyelo v tom, chto urana i yego "dyelyascikhsya" sobrat'yev v zyemnoi korye nye tak uzh mnogo. Kromye
togo, poluchyeniye takikh vyescyestv krainye trudoyemko.
Vykhodit, atomnyi "dzhin" nye tak vsyemogusc?
Da, yesli zabyt', chto suscyestvuyet vtoroi tip yadyernykh pryevrascyenii, tak nazyvayemyye ryeaktsii sliyaniya, ili sintyeza. V etom sluchaye yadra lyegkikh elyemyentov, soyedinyayas' drug s drugom, obrazuyut yadra bolyeye tyazhyelykh
elyemyentov. Protsyess soprovozhdayetsya vydyelyeniyem gromadnoi enyergii. Primyer takoi ryeaktsii - sliyaniye dvukh yadyer tyazhyelogo vodoroda (dyeityeriya) v odno yadro gyeliya.
Tyazhyelyi vodorod po svoim khimichyeskim svoistvam nye otlichayetsya ot obychnogo, no on tyazhyelyeye v dva raza. Zapasy yego na zyemlye chryezvychaino vyeliki, a o kaloriinosti mozhno sudit' khotya by po tomu, chto ispol'zovaniye
dyeityeriya, sodyerzhascyegosya v odnom litrye vody, dayet takoye zhye kolichyestvo elyektroenyergii,
kotoroye poluchayut pri szhiganii tryekhsot litrov byenzina. YAsno, chto, ovladyev
ryeguliruyemoi tyermoyadyernoi ryeaktsiyei, chyelovyechyestvo obryetyet v moryakh i okyeanakh
nyeistoscimyi zapas topliva.
No na puti praktichyeskogo ispol'zovaniya ryeaktsii sliyaniya vstayet ogromnaya trudnost'. Dlya togo chtoby, skazhyem, dva yadra dyeityeriya soyedinilis', obrazovav yadro gyeliya, oni dolzhny snachala podoiti drug k drugu
na ochyen' blizkoye rasstoyaniye. Uchyenyye ustanovili, chto eto rasstoyaniye dolzhno byt' v tysyachi raz myen'shye razmyerov atoma. No atomnyye yadra nyesut na syebye odnoimyennyye elyektrichyeskiye zaryady, vsye oni zaryazhyeny polozhityel'no
i poetomu vzaimoottalkivayutsya. Sily elyektrichyeskogo ottalkivaniya vozrastayut po myerye
sblizhyeniya yadyer i myeshayut im podkhodit' na to minimal'noye rasstoyaniye, kotoroye
nyeobkhodimo dlya vozniknovyeniya ryeaktsii sliyaniya.
Mozhno li pryeodolyet' eti sily ottalkivaniya i osuscyestvit' ryeaktsiyu sliyaniya? Da, yesli razognat' lyetyasciye navstryechu drug drugu yadra do skorostyei bolyeye tysyachi kilomyetrov v syekundu.
Roal'd Zinurovich nyevol'nym zhyestom pokazal, kak eto mozhyet poluchit'sya. On
shiroko razvyel ruki, szhal v kulaki i bystro svyel vmyestye, soyediniv pal'tsy.
Zamyetiv svoi zhyest, uchyenyi ulybnulsya: naglyadno, mol, no uzh ochyen' elyemyentarno.
YEsli by v fizikye vsye bylo tak prosto!
Nyet, protsyessy v plazmye - udivityel'no slozhny.
Dlya togo chtoby atomnyye yadra dyeityeriya razognat' do takikh skorostyei,
nyeobkhodimo nagryet' yego do tyempyeratury poryadka 15 millionov gradusov. Takiye
vysokiye tyempyeratury kharaktyerny dlya nyedr zvyezd, Solntsa. I eto kak raz tot
porog, za kotorym nachinayetsya tyermoyadyernaya ryeaktsiya - ryeaktsiya sliyaniya.
YEsli prodolzhit' analogiyu s Solntsyem, to pridyetsya uchyest' nye tol'ko solnyechnuyu tyempyeraturu, no i davlyeniye, kotoroye dostigayet vnutri svyetila sotyen millionov atmosfyer i nadyezhno udyerzhivayet solnyechnoye vyescyestvo
ot razlyeta.
Na zyemlye podobnyye tyempyeratury i davlyeniye byli poluchyeny vsyego na millionnyye doli syekundy vo vzryvakh vodorodnykh bomb. Istochnikom enyergii tam sluzhili nyeupravlyayemyye i potomu smyertonosnyye tyermoyadyernyye
ryeaktsii.
Kak sdyelat' ikh upravlyayemymi? Kak udyerzhat' dyeityerii, nagryetyi do sotyen millionov gradusov, ot razlyeta, a vydyelyayuscuyusya ot yego "sgoraniya" enyergiyu ispol'zovat' dlya mirnykh tsyelyei?
Na pyervyi vzglyad zadacha kazhyetsya nyerazryeshimoi. Dyeistvityel'no, kak udyerzhat' vodorod, nagryetyi do dyesyatkov i sotyen millionov gradusov? Iz kakogo by matyeriala my ni sdyelali styenki sosuda, oni momyental'no
isparyayutsya pri kontaktye s plazmoi takoi tyempyeratury. Nuzhno naiti drugoi put'.
Davlyeniye magnitnogo polya! Nyel'zya li yego ispol'zovat' dlya togo, chtoby otorvat' nagryetuyu plazmu ot styenok sosuda? Eta chryezvychaino prostaya i vmyestye s tyem izyascnaya idyeya tyermoizolyatsii byla pryedlozhyena v
1951 godu sovyetskimi fizikami A.D.Sakharovym i I.YE.Tammom.
Sozdat' magnitnuyu tyermoizolyatsiyu ponachalu kazalos' nyeslozhnym dyelom.
Dyeistvityel'no, magnitnoye polye nye boitsya nikakikh tyempyeratur. Nado tol'ko
"pomyestit'" yego myezhdu styenkami tyermoyadyernogo kotla i goryachyei plazmoi. Mnogiye fiziki v to vryemya schitali, chto dlya upravlyeniya zyemnym solntsyem ostalos'
ryeshit' lish' nyeprintsipial'nyye tyekhnichyeskiye zadachi. YEscye chut'-chut' porabotat' i...
S tyekh por proshlo bolyeye dyesyati lyet, a plazma ostalas' nyepokoryennoi.
Na ryeshyeniye problyemy napravlyeny syeichas usiliya vyeduscikh uchyenykh i inzhyenyerov
mnogikh stran. Vsye trudnosti iskhodyat ot osobykh svoistv vyescyestva, nagryetogo do svyerkhvysokikh tyempyeratur.
Tak chto zhye soboi pryedstavlyayet plazma?
Okazyvayetsya, svyerkhvysokiye tyempyeratury soprovozhdayutsya "razrushyeniyem" atomov. Oni raspadayutsya na elyektrony i polozhityel'no zaryazhyennyye chastitsy - iony. Gaz, v kotorom proizoshyel takoi raspad, priobryetayet
novyye, nyeozhidannyye svoistva, kotoryye i pryevrascayut yego v plazmu.
Ionizirovannyi gaz - plazma - sokhranyayet, pravda, i nyekotoryye svoistva obychnogo gaza, sostoyascyego iz nyezaryazhyennykh molyekul i atomov. YEsli plazmu, zanimayuscuyu nyekotoryi ob'yem, "pryedostavit' samoi syebye",
to ona budyet nyeogranichyenno rasshiryat'sya. Plazmu zvyezd i Solntsa ot rasshiryeniya udyerzhivayut gigantskiye sily vsyemirnogo tyagotyeniya. A kak smodyelirovat' etot protsyess v laboratornykh usloviyakh? Na pomosc' prikhodit
magnitnoye polye i... sama plazma. Na syei raz, uzhye v otlichiye ot obychnogo gaza, ona okazyvayetsya vyelikolyepnym provodnikom.
Provodit' elyektrichyeskii tok - samoye vazhnoye svoistvo plazmy. Kak i na vsyakii provodnik, po kotoromu protyekayet elyektrichyeskii tok, na plazmu dyeistvuyet sila so storony magnitnogo polya. CHyem bol'shye napryazhyennost'
polya, tyem bol'shye yego davlyeniye. Naibolyeye vysokoye davlyeniye, kotoroye udalos' poluchit' v laboratornykh usloviyakh (pravda, na ochyen' korotkoye vryemya), dostiglo 10 millionov atmosfyer.
Za poslyedniye gody fiziki pridumali bol'shoye kolichyestvo "magnitnykh butylok", v kotorykh mogla by voznikat' i sokhranyat'sya plazma. No uzhye vo vryemya pyervykh ekspyerimyentov plazma stala "kapriznichat'": nyeponyatnym
obrazom ona uskol'zala iz samoi, kazalos' by, gyermyetichyeskoi magnitnoi butylki. Uchyenyye nazvali eto yavlyeniye nyeustoichivost'yu plazmy.
Nazvaniye dat' prosto, a mozhno li pryeodolyet' "vrozhdyennyi porok" plazmy, yeye nyeustoichivost'?
Nyeskol'ko lyet nazad mirovuyu pyechat' oblyetyelo soobscyeniye o dostizhyenii akadyemika L.A.Artsimovicha i gruppy yego sotrudnikov v Institutye atomnoi enyergii imyeni I.V.Kurchatova. Sovyetskim uchyenym udalos' poluchit'
plazmu s tyempyeraturoi okolo 40 millionov gradusov i udyerzhat' yeye v "magnitnoi butylkye" khitroumnoi konstruktsii v tyechyeniye sotoi doli syekundy. Etot ryezul'tat imyel nye tol'ko vydayuscyeyesya nauchnoye, no i psikhologichyeskoye
znachyeniye. On pridal uchyenym uvyeryennost' v okonchatyel'nom uspyekhye.
O problyemakh obuzdaniya "tyermoyada" my byesyedovali s Roal'dom Zinurovichyem lyetom 1963 goda. On rasskazyval nam o dostizhyeniyakh sovyetskikh i zarubyezhnykh uchyenykh i lish' vskol'z' upomyanul o tyekh rabotakh, kotoryye
vyedutsya v sibirskom Institutye yadyernoi fiziki. Nam khotyelos' uznat' o nikh podrobnyeye.
- Nye vryemya, - skazal togda Sagdyeyev. - Govorit' luchshye o tom, chto sdyelano, a nye o tom, chto dyelayetsya.
Nam ostalos' odno - zhdat'. A kak dolgo? My pointyeryesovalis' u Roal'da Zinurovicha, vyelika li distantsiya ot "dyelayetsya" do "sdyelano".
- V nashye vryemya, kazhyetsya, uzhye nye byvayet bol'shikh distantsii, - otshutilsya uchyenyi.
Vyerno. Spustya god v Akadyemgorodkye pobyval Pyervyi syekryetar' SYEPG, Pryedsyedatyel' Gosudarstvyennogo sovyeta GDR Val'tyer Ul'brikht. Sibirskiye uchyenyye rasskazali yemu o svoyei rabotye, pokazali uskorityeli elyemyentarnykh
chastits i ustanovki, na kotorykh vyedutsya isslyedovaniya plazmy. A.M.Budkyer pryedstavil vysokomu gostyu odnogo iz zavyeduyuscikh laboratoriyami.
- Vot samyi goryachii chyelovyek Sibiri, - otryekomyendoval Andryei Mikhailovich smuscyennogo YUriya Nyestyerikhina. - On imyeyet dyelo s tyempyeraturoi v sto millionov gradusov.
Sto millionov byli nazvany togda vpyervyye. Znachit, uzhye "sdyelano"?
Uluchiv svobodnuyu minutu, my stali rassprashivat' kandidata nauk YUriya Nyestyerikhina (tyepyer' uzhye doktora) o sobytii. Kak, kogda, na kakoye vryemya udalos' udyerzhat' svyerkhsolnyechnuyu plazmu?
YUrii YEfimovich Nyestyerikhin, tak zhye kak Sagdyeyev, staratyel'no pryachyet v tyen' svoyu familiyu. Nazyvayet drugikh sotrudnikov, govorit o ryeshayuscyem znachyenii novykh idyei, pryedlozhyennykh "kitami" instituta - akadyemikom
A.M.Budkyerom, chlyenami-korryespondyentami Akadyemii nauk R.3.Sagdyeyevym i S.T.Byelyayevym.
Uklonivshis' ot obscikh razgovorov, YUrii YEfimovich pokazal nam "embriony zyemnykh solnts". Oni vozgorayutsya na ustanovkakh, sozdannykh v sibirskom institutye. Dyeistvuyusciye modyeli etikh ustanovok dyemonstrirovalis'
v 1964 godu na tryet'yei Myezhdunarodnoi konfyeryentsii po mirnomu ispol'zovaniyu atomnoi enyergii v ZHyenyevye. Oni vyzvali syensatsiyu. Zapadnyye gazyety pisali o dostizhyeniyakh fizikov iz "nyevyeroyatnoi Sibiri".
V dni raboty konfyeryentsii my obratilis' za intyerv'yu k Sagdyeyevu. Vstryetilis' s Roal'dom Zinurovichyem u nyego doma. Byesyeda nachalas' s tyem, dalyekikh ot fiziki. Vnimaniye nashye privlyekla otlichnaya ryeproduktsiya
v zhurnalye, kotoryi lyezhal na stolye.
- Nravitsya? - pyeryekhvatil nash vzglyad Sagdyeyev. - Pravda, mnogo solntsa?
Na kartinye nye bylo solntsa, no ono uzhye ugadyvalos' i v dlinnykh tyenyakh, i v lyegkoi utryennyei dymkye.
- Otrazhayet polozhyeniye dyel v isslyedovanii plazmy... - poshutili my.
- A chto? Vozmozhno, - soglasilsya Sagdyeyev.
Dyeistvityel'no, v laboratorii vspykhnul pyervyi luch "zyemnogo solntsa". Razvye nye znachit eto, chto i voskhod skoro?
Na odnoi iz ustanovok isslyeduyutsya protsyessy v goryachyei plazmye s tyempyeraturoi poryadka sta millionov gradusov. Nagryev osuscyestvlyayetsya propuskaniyem udarnykh voln so skorost'yu v tysyachi kilomyetrov v syekundu.
Podobnyye skorosti udarnykh voln suscyestvuyut v kosmosye. Tyepyer' ikh vossozdali v laboratornykh usloviyakh za schyet bystro narastayuscyego magnitnogo polya. Osuscyestvlyen svoyeobraznyi "obkhodnyi manyevr". Ekspyerimyentatory
i tyeoryetiki ryeshili nagryevat' plazmu za vryemya, myen'shyeye, chyem tryebuyetsya dlya razvitiya yeye nyeustoichivosti.
CHtoby osuscyestvit' svoi smyelyi zamysyel, uchyenym prishlos' razrabotat' i sozdat' slozhnyeishuyu tyekhniku. Na svyet poyavilis' chudo-bataryei i razryadniki, sposobnyye za dyesyatyye doli mikrosyekundy uvyelichit' moscnost'
do 200 millionov kilovatt. Trudnoi zadachyei byla i razrabotka sistyemy nablyudyeniya za svyerkhbystroi plazmoi. Skorostnaya s'yemka dala za tysyachnyye doli syekundy dyesyatki kadrov. Po nim udalos' proslyedit', kak
udarnyye volny szhimali plazmu v shnur. Spyetsial'naya apparatura v eto vryemya zaryegistrirovala tyempyeraturu svyshye 100 millionov gradusov.
Sozdana v institutye i drugaya ustanovka. Ona pryedstavlyayet soboi magnitnuyu lovushku dlya udyerzhaniya goryachyei plazmy v tyechyeniye dlityel'nogo vryemyeni. Original'nyi printsip lovushki pryedlozhyen akadyemikom A.M.Budkyerom.
Plazma sozdayetsya v ustanovkye potokom elyektronov, dvizhuscikhsya so skorost'yu, blizkoi k svyetovoi. Elyektrony plazmy "zhivut" zdyes' okolo minuty. Dlya plazmy eto ogromnoye vryemya.
Tyepyer' vazhno uvyelichit' kolichyestvo chastits v magnitnom polye. Eto otkrylo by ryeal'nuyu pyerspyektivu poluchyeniya plazmy s tyempyeraturoi elyektronov uzhye v milliardy gradusov. Takiye tyempyeratury, kak dumayut uchyenyye,
voznikayut pri grandioznykh kosmichyeskikh katastrofakh - vspyshkakh svyerkhnovykh zvyezd.
My vspomnili, s kakim uvlyechyeniyem govoril Roal'd Zinurovich o plazmye v 40 millionov gradusov. Strannym poslye etogo pokazalos', chto o novom dostizhyenii on rasskazyvayet slishkom po-dyelovomu, slishkom skupo.
Vprochyem, mozhyet byt', takaya dyelovitost' sootvyetstvuyet novoi stupyeni isslyedovanii. Tyeoryetik nachinayet govorit' o priblizhayuscyemsya praktichyeskom ispol'zovanii nyeobychaino smyelykh idyei.
|
