50 лет советской физики - [6]

Шрифт
Интервал

лет. Но и при этом в куске урана весом в 1 кг ежесекундно самопроизвольно делятся несколько ядер и возникают нейтроны, способные вызвать цепной процесс. Вот почему в конструкции атомной бомбы не предусматривают никакого постороннего источника нейтронов, возбуждающих атомный взрыв.

СОВРЕМЕННЫЕ УСКОРИТЕЛИ

В настоящее время между крупнейшими государствами происходит своеобразное соревнование, целью которого является создание все более мощных ускорителей заряженных частиц. Еще недавно самым могучим ускорителем был синхрофазотрон Объединенного института ядерных исследований в Дубне. Он разгоняет протоны до энергии в 10 миллиардов электрон-вольт (Бэв). Вслед за ним в Женеве в Европейское атомном центре (ЦЕРН) вступил в строй ускоритель на 28 Бэв. Затем американцы в Калифорнии построили ускоритель на 33 Бэв. Сейчас мы завершаем строительство гигантского протонного ускорителя на 70 Бэв вблизи Серпухова. Имеются проекты ускорителей на 250 Бэв (США, Калифорния), 350 Бэв (Женева, ЦЕРН) и на 1000 Бэв (СССР).

Чем же вызвано такое соревнование? Дело в том, что ускоритель — это своеобразный ядерный микроскоп. Чем выше энергия ускоренных им частиц, тем короче длина сопряженной с ними волны и тем мельче детали, доступные исследователям. Современная физика не удовлетворяется возможностью детально исследовать атомные ядра. Исследователи намерены проникнуть внутрь элементарных частиц и изучить строение протона, нейтрона и даже электрона. А для этого нужны частицы с длиной волны порядка 10>−14–10>−15 см. Так как по формуле Де-Бройля



то чем больше v, тем короче длина волны λ. Стремление получить максимально короткие волны и вызывает необходимость строить мощные и дорогие ускорители. Ведь если ваш электронный микроскоп имеет разрешающую способность в 100 А[2], то в него нельзя увидеть объектов, размеры которых оказываются меньше указанной величины.

Но ускоритель способен не только выявлять детали строения исследуемых объектов. Он также способен создавать новые объекты, ранее отсутствовавшие в окружающем нас мире. Чем выше энергия ускоренных частиц, тем больше новых типов элементарных частиц они порождают при взаимодействии, тем глубже мы проникаем в тайны микромира. Продукция ускорителя — мезоны разных типов, гипероны, резонансы и другие представители мира элементарных частиц.

В конце 40-х годов ученым казалось, что ускорители имеют очень жесткие пределы энергии, которую они способны сообщать разгоняемым частицам.

У циклотрона этот предел связан с релятивистским эффектом увеличения массы со скоростью. Так, уже при 100 млн. эв масса ядра тяжелого водорода на 5 % больше его массы покоя. Как известно, условием синхронизма для частиц, ускоряемых в циклотроне, является соотношение



При возрастании массы m частица начинает отставать по фазе от фазы напряжения генератора. В конце концов частица начинает приходить в ускоряющий промежуток между дуантами в момент, когда электрическое поле оказывает не ускоряющее, а тормозящее воздействие.

Казалось бы, что у бетатрона, где релятивистское возрастание массы не влияет на режим ускорения, так как масса не входит в условие стабильности орбиты ускоряемых электронов, нет никакого принципиального предела энергиям ускоряемых частиц. Но как показали советские физики, такой предел имеет и бетатрон. Ведь по законам электродинамики электрон, двигаясь по окружности, находится под действием ускорения и потому обязан излучать энергию. Это «лучистое трение» чрезвычайно возрастает с ростом энергии выше некоторого предела. Оно заставляет электроны быстро сбрасывать всю избыточную энергию. По подсчетам этот предел лежит вблизи 500 Мэв, но уже при энергии порядка 30 Мэв электроны создают яркое голубовато-белое свечение, уносящее значительную долю их энергии.

Выходило так, что нечего и мечтать об ускорителях на энергии в миллиарды электрон-вольт. Но ведь они уже действуют!

Создание современных ускорителей на десятки и сотни миллиардов электрон-вольт стало возможным благодаря работам советского физика академика Владимира Иосифовича Векслера. В 1944 г. он предложил знаменитый принцип «автофазировки» ускоряемых частиц, открывший новые горизонты перед ядерной физикой и физикой элементарных частиц. Им было показано, что при достаточно медленном изменении частоты ускоряющего электрического поля или напряженности удерживающего магнитного поля частицы как бы переходят с одной устойчивой орбиты на другую без нарушения основного синхронизма. Этот принцип позволил создать новые типы ускорителей: фазотроны (с изменением частоты электрического поля), синхротроны (с изменением напряженности магнитного поля) и синхрофазотроны (комбинация обоих принципов).

Другой крупный и важный вклад в создание новых типов ускорителей заряженных частиц был сделан недавно академиком Гершем Ицковичем Будкером.

Во всех ускорителях поток ускоренных частиц направляется на неподвижную мишень. При этом значительная доля энергии бомбардирующих частиц расходуется не на взаимодействие, а на ускорение частиц мишени. Ударяя по камню молотком, мы неизбежно расходуем часть энергии на движение камня. Если массы молотка и камня равны, только половина энергии может быть, использована на разрушение камня. Чем тяжелее молоток и чем легче камень, тем меньше и доля энергии, затрачиваемой на разрушение. Эти потери энергии особенно велики при релятивистских скоростях, когда масса частицы резко возрастает. Протоны, ускоренные до энергии в 1 


Рекомендуем почитать
Афганистан, Англия и Россия в конце XIX в.: проблемы политических и культурных контактов по «Сирадж ат-таварих»

Книга представляет собой исследование англо-афганских и русско-афганских отношений в конце XIX в. по афганскому источнику «Сирадж ат-таварих» – труду официального историографа Файз Мухаммада Катиба, написанному по распоряжению Хабибуллахана, эмира Афганистана в 1901–1919 гг. К исследованию привлекаются другие многочисленные исторические источники на русском, английском, французском и персидском языках. Книга адресована исследователям, научным и практическим работникам, занимающимся проблемами политических и культурных связей Афганистана с Англией и Россией в Новое время.


И плач, и слёзы...

"Великий человек, яркая личность, Божий дар Беларуси" - так Михаила Николаевича Пташука называли еще при жизни наши современники и с любовью отмечали его уникальный вклад в развитие отечественного, российского и мирового кинематографа. Вклад, требующий пристального внимания и изучения. "И плач, и слёзы..." - автобиографическая повесть художника.


Дневник Гуантанамо

Тюрьма в Гуантанамо — самое охраняемое место на Земле. Это лагерь для лиц, обвиняемых властями США в различных тяжких преступлениях, в частности в терроризме, ведении войны на стороне противника. Тюрьма в Гуантанамо отличается от обычной тюрьмы особыми условиями содержания. Все заключенные находятся в одиночных камерах, а самих заключенных — не более 50 человек. Тюрьму охраняют 2000 военных. В прошлом тюрьма в Гуантанамо была настоящей лабораторией пыток; в ней применялись пытки музыкой, холодом, водой и лишением сна.


Хронограф 09 1988

В книге рассказывается история главного героя, который сталкивается с различными проблемами и препятствиями на протяжении всего своего путешествия. По пути он встречает множество второстепенных персонажей, которые играют важные роли в истории. Благодаря опыту главного героя книга исследует такие темы, как любовь, потеря, надежда и стойкость. По мере того, как главный герой преодолевает свои трудности, он усваивает ценные уроки жизни и растет как личность.


Операция „Тевтонский меч“

Брошюра написана известными кинорежиссерами, лауреатами Национальной премии ГДР супругами Торндайк и берлинским публицистом Карлом Раддацом на основе подлинных архивных материалов, по которым был поставлен прошедший с большим успехом во всем мире документальный фильм «Операция «Тевтонский меч».В брошюре, выпущенной издательством Министерства национальной обороны Германской Демократической Республики в 1959 году, разоблачается грязная карьера агента гитлеровской военной разведки, провокатора Ганса Шпейделя, впоследствии генерал-лейтенанта немецко-фашистской армии, ныне являющегося одним из руководителей западногерманского бундесвера и командующим сухопутными силами НАТО в центральной зоне Европы.Книга рассчитана на широкий круг читателей.


Гранд-отель «Бездна». Биография Франкфуртской школы

Книга Стюарта Джеффриса (р. 1962) представляет собой попытку написать панорамную историю Франкфуртской школы.Институт социальных исследований во Франкфурте, основанный между двумя мировыми войнами, во многом определил не только содержание современных социальных и гуманитарных наук, но и облик нынешних западных университетов, социальных движений и политических дискурсов. Такие понятия как «отчуждение», «одномерное общество» и «критическая теория» наряду с фамилиями Беньямина, Адорно и Маркузе уже давно являются достоянием не только истории идей, но и популярной культуры.