50 лет советской физики - [9]

Исследования управляемых термоядерных реакций почти одновременно были начаты в СССР и США в начале 50-х годов. Первоначально они велись в условиях сугубой секретности. Советский Союз первым в 1956 г. проявил инициативу по ликвидации секретности в этой важной области физики. С тех пор наши исследования в этой области неизменно занимают ведущее место в мире. С первых же шагов и до наших дней их возглавляют академики Л. А. Арцимович и М. А. Леонтович, воспитавшие много талантливой молодежи.

Советские физики первыми наблюдали возникновение нейтронного и жесткого рентгеновского излучения плазмы, причем они сразу же дали правильную оценку этому факту, показав, что возникающие нейтроны не являются, к сожалению, результатом термоядерных реакций. Они первые построили ряд крупных установок для исследования горячей плазмы (Огра-1, Огра-2, Токамак и т. д.). Недавно на установке ПР-5 в Институте атомной энергии им. И. В. Курчатова была получена плазма с рекордными характеристиками. Чтобы лучше уяснить полученные результаты, приведем следующую таблицу.

Характеристики плазмы	Температура	Концентрация	Время жизни, сек
Необходимо для работы термоядерного реактора	108	1015	10
Получено в США, Англии, Швеции	107	109	10−5
Получено в СССР	4·107	1010	10−1

Как видно из этой таблицы, результаты, достигнутые советскими физиками, по всем основным показателям, оказались намного выше (температура в 4 раза, концентрация в 10 раз и время жизни плазмы в 10 000 раз!), чем у физиков других стран, проводящих аналогичные исследования. Особенно важным является резкое увеличение времени жизни горячей плазмы, достигнутое нашими учеными. Однако сравнение этих результатов с данными, необходимыми для работы термоядерного реактора, показывает, что хотя нашим физикам и удалось пройти большой путь, полное решение проблемы потребует еще немало времени и усилий.

●

Работы советских физиков в области физики атомного ядра и элементарных частиц, о которых мы рассказали в этом кратком обзоре, далеко не исчерпывают всех выполненных фундаментальных исследований. Ограниченные размерами брошюры, мы лишены возможности сколько-нибудь подробно рассказать об открытии ядерной изомерии у искусственных радиоактивных изотопов, сделанном в 1935 г. И. В. Курчатовым, Б. В. Курчатовым, Л. В. Мысовским и Л. И. Русиновым, или о первых наблюдениях ливней космических частиц, произведенных в 1927 г. академиком Д. В. Скобельцыным при помощи камеры Вильсона, находящейся в сильном магнитном поле. Следует также упомянуть о создании Л. В. Мысовским и А. П. Ждановым метода наблюдения элементарных частиц в специальных толстослойных фотоэмульсиях.

Необходимо также отметить ряд крупных теоретических исследований советских физиков в указанной области.

Академики Л. И. Мандельштам и М. А. Леонтович первыми создали теорию прохождения частиц через потенциальный барьер, вскрывшую механизм α-распада радиоактивных ядер.

Академик Л. Д. Ландау выдвинул «принцип комбинированной четности», весьма плодотворной для систематики элементарных частиц.

Академик В. Л. Гинзбург и член-корреспондент АН СССР И. С. Шкловский создали современную теорию происхождения космических лучей.

Академик И. Я. Померанчук создал теорию взаимодействия частиц и античастиц при очень высоких энергиях.

Профессор Д. Д. Иваненко первый предложил протонно-нейтронную модель атомного ядра.

Этот список можно было бы без труда значительно продолжить. Но и того, что уже было сказано, достаточно, чтобы составить представление о большом вкладе советских физиков в один из важнейших разделов современной физики.

ПРОЧНОСТЬ ТВЕРДЫХ ТЕЛ И МЕХАНИЗМ ИХ ДЕФОРМАЦИИ

Огромный вклад в эту чрезвычайно важную область физики внесли работы академика Абрама Федоровича Иоффе и его учеников.

Большинство твердых тел имеет кристаллическую структуру. Долгое время в физике господствовали представления о том, что реальные кристаллические тела мало чем отличаются от идеальных. Общепризнанная теория кристаллической решетки, разработанная Максом Борном, исходила из идеальных представлений о кристалле, где каждый атом находится на своем месте, а какие-либо нарушения структуры (примеси, внутренние дефекты) полностью отсутствуют. Эта теория хорошо описывала многие свойства кристаллических тел (электропроводность, теплопроводность и т. п.). Но как только дело доходило до определения прочности на разрыв, наблюдалось громадное расхождение между теоретическими предсказаниями и экспериментальными результатами. Прочность реальных кристаллов оказывалась в сотни раз ниже теоретической. Например, теория указывает, что каменная соль должна выдерживать напряжения до 200 кг/мм², а в действительности кристаллы каменной соли разрываются уже при нагрузке в 400 г/мм².

Академик А. Ф. Иоффе первый понял причину этого громадного расхождения. Дело в том, что реальный кристалл существенно отличается от идеального. Как внутри, так и на поверхности его имеется много различных скрытых дефектов. Например, в каком-нибудь узле кристаллической решетки поваренной соли вместо атома натрия оказался атом хлора или серы, а иногда вообще никакого атома нет. На поверхности кристалла при сильном увеличении можно увидеть разветвленную сеть микроскопических трещин, резко понижающих его прочность.