Цепная реакция. Неизвестная история создания атомной бомбы - [87]
Атом – наименьшая частица каждого химического элемента. Каждому химическому элементу соответствует совокупность определенных атомов. Связываясь друг с другом, атомы одного или разных элементов образуют более сложные частицы, например молекулы. Все многообразие химических веществ (твердых, жидких и газообразных) обусловлено различными сочетаниями атомов между собой. Атомы могут существовать и в свободном состоянии – в газе и плазме.
Атом состоит из положительно заряженного ядра, окруженного облаком отрицательно заряженных электронов. Размеры атома в целом определяются размерами его электронного облака и велики по сравнению с размерами ядра. Электронное облако атома не имеет строго определенных границ, поэтому размеры атома в значительной степени условны и зависят от способов их определения. Ядро атома состоит из протонов и нейтронов, удерживаемых ядерными силами. Положительный заряд протона и отрицательный заряд электрона одинаковы по абсолютной величине; нейтрон не обладает электрическим зарядом. Заряд ядра является основной характеристикой атома, обусловливающей его принадлежность к определенному химическому элементу. Порядковый атомный номер элемента в периодической системе Менделеева равен числу протонов в ядре. В электрически нейтральном атоме число электронов в облаке равно числу протонов в ядре. Однако при определенных условиях он может терять или присоединять электроны, превращаясь соответственно в положительный или отрицательный ион.
Атомное ядро – центральная положительно заряженная часть атома, состоящая из нуклонов – протонов и нейтронов. Масса атомного ядра примерно в более чем 400 раз больше массы всех атомных электронов. Размеры атомного ядра составляют ~ 10–12–10–13 см. Нуклоны удерживаются в ядре ядерными силами сильного взаимодействия, эффективными только на внутриядерных дистанциях Размеры атомных ядер зависят от количества составляющих их нуклонов. Средняя плотность ядерного вещества чрезвычайно велика по сравнению с плотностью обычных веществ и составляет около 1014 г/см3. Плотность распределения нуклонов в ядре почти постоянна в центральной его части и экспоненциально убывает на периферии.
Бета-распад — радиоактивное превращение атомных ядер с генерацией электронов, позитронов, нейтрино и антинейтрино.
Бозоны (Бозе-частицы) – микрочастицы с нулевым или целым спином, подчиняющиеся статистике Бозе – Эйнш– тейна.
Вакуум (вакуумное состояние) – в квантовой физике представляет собой «физический вакуум» как основное состояние с минимальной энергией, нулевыми импульсом, угловым моментом, электрическим зарядом и другими квантовыми числами квантованных полей. В математической физике используется понятие «математического вакуума», определяемого как состояние, в котором отсутствуют какие-либо реальные частицы и действие на который операторов уничтожения дает нулевой результат. По современным представлением вакуум перенаселен виртуальными частицами, участвующими в виртуальных процессах, проявляющихся в специфических эффектах взаимодействия с реальными частицами.
Виртуальные частицы — сверхкороткоживущие микрочастицы, возникающие и исчезающие в флуктуациях соответствующих квантовых полей. Чаще всего в физическом вакууме рождаются и исчезают гамма-кванты и электрон-позитронные пары.
Гамма-излучение – сверхкоротковолновое электромагнитное излучение с чрезвычайно малой длиной волны (< 5×10−3 нм) и, вследствие этого, ярко выраженными корпускулярными и слабовыраженными волновыми свойствами. Гамма-кванты электромагнитного поля представляют собой фотоны с высокой энергией. На электромагнитной шкале волн гамма-излучение граничит с рентгеновским излучением, занимая диапазон более высоких частот и энергий. Гамма-излучение испускается при переходах между возбужденными состояниями атомных ядер (энергии таких гамма-квантов лежат в диапазоне от ~1 кэВ до десятков МэВ), при ядерных реакциях (например, при аннигиляции электрона и позитрона, распаде нейтрального пиона и т. д.), а также при отклонении энергичных заряженных частиц в магнитных и электрических полях.
Гамма-излучение было открыто французским физиком Полем Виллардом в 1900 г. при исследовании излучения радия.
Гамма-распад – ядерный процесс, при котором возникает гамма-излучение. Гамма-кванты могут испускаться (поглощаться) атомными ядрами при переходах из одного квантового состояния в другое, при превращениях элементарных частиц, торможении заряженных частиц высокой энергии, синхротронном излучении.
Камера Вильсона – измерительное устройство, сконструированное в 1912 г. шотландским физиком Чарльзом Томсоном Риз Вильсоном для исследования заряженных частиц. Действие камеры основано на использовании явления конденсации пересыщенного пара в виде мельчайших капель жидкости на различных центрах конденсации, которыми могут служить ионы, образующиеся вдоль следов – треков заряженных частиц. Подобные следы хорошо видны и могут быть легко сфотографированы. Исследования в камере могут проводиться с искусственным и естественным радиационным фоном с использованием внутрикамерных источников и естественных потоков радиации, таких как ливни космических частиц, попадающие в камеру через прозрачную мембрану. Природа и свойства исследуемых частиц устанавливаются по их пробегу в скрещенных магнитных полях. Для исследования малоэнергетичных частиц камеру вакуумируют, а для высокоэнергичных, наоборот, заполняют газом при повышенном давлении иногда в десятки атмосфер. Камера Вильсона сыграла важную роль в изучении радиации, будучи на протяжении десятилетий практически единственным методом регистрации потоков и ливней самых различных излучений. Однако впоследствии камера Вильсона уступила свое место искровым и пузырьковым камерам.
Квантовая физика — вероятно, один из самых впечатляющих разделов современной науки. Если вы хотите узнать о ее сенсационных успехах и достижениях, среди которых квантовая телепортация, модели темной материи и энергии, представление о множественной физической реальности, — эта книга для вас. Каким образом объединяются космические и кварковые масштабы нашего мира и как ведет себя пространство-время на самых нижних, сверхмикроскопических «этажах» Мироздания, каковы перспективы таких наук будущего, как квантовые кибернетика, информатика, криптография, насколько удачны предпринятые учеными попытки построения моделей многомировой Вселенной — Мультиверса и создания всеобщей «теории всего»? Для автора — доктора физико-математических наук, профессора, академика УАН О. О. Фейгина вопросы квантовой физики, электроники и квантовой космологии многие годы являются областью научных интересов. Для широкого круга читателей.
Можно ли управлять окружающими, как это делал гипнотизер, ясновидец, телепат и артист оригинального жанра профессор Вольф Мессинг? Фантастика или реальность – создание приборов, подчиняющих себе человеческое сознание? Возможны ли ясновидение, телепатия, телепортация, путешествие во времени и существование параллельных миров? Какие тайны хранит история знаменитых магов, ясновидящих, колдунов, предсказателей и экстрасенсов? Что надо знать, чтобы не попасть под управление чужим разумом в обыденной жизни? Все ли нам предельно понятно или есть еще что-то, что современная наука объяснить не в состоянии? Вопросов больше, чем ответов…На страницах книги вас ждет увлекательное путешествие в мир современной науки, которая как никогда ранее близка к пониманию того, как устроен разум человека.
Супероружие. Это то, что хотят заполучить военные любой страны. Стремясь добиться стратегического превосходства, крупнейшие государства бросают на военные научные программы огромные ресурсы. Больше всего сил и средств на них тратили США и СССР. Эта книга – историко-художественное расследование отечественных и зарубежных проектов создания нового оружия, многие из которых кажутся совершенно фантастичными.
Что скрывается за таинственными изобретениями Николы Теслы? Как был связан великий изобретатель с загадкой исчезновения эсминца «Элдридж» в ходе филадельфийского эксперимента? Что за таинственные опыты ставили последователи Николы Теслы на заброшенной базе ВВС в Монтауке? Эти и многие другие захватывающие воображение вопросы автор рассматривает через призму самых последних достижений науки и техники. Книга написана в виде сборника популярных очерков — расследований темных пятен биографии выдающегося электротехника и изобретателя Николы Теслы.Книга предназначена для самого широкого круга читателей, интересующихся секретами военно-научных исследований.
Существует ли внеземной разум и не являются ли его проявления следами тщательно законспирированных испытаний новейших военных технологий? Нередко «небесные тайны» приводят нас к вполне земным секретным исследованиям ВПК – военно-промышленного комплекса США и стран НАТО. И эти тайны, начиная от проекта «Могол» и заканчивая «Ионосферной Арфой», прикрываемые уфологическими легендами, подчас превосходят самые необычные сюжеты писателей-фантастов…Книга основывается на уфологических исследованиях, освещаемых с точки зрения современной науки, и отвечает на вопросы: как возник «феномен НЛО» и какова природа «летающих тарелок»? Почему после ночной битвы над Лос-Анджелесом в 1942 г.
В книге рассказывается об истории возникновения понятия времени и о связанных с ним парадоксах современной научной картины мироздания. Описываются удивительные свойства пространства– времени в масштабах микромира и всей Вселенной. Рассматриваются теории рождения физического времени в бурных процессах возникновения сингулярности Большого взрыва. Завораживающе и увлекательно излагаются современные космологические сценарии, элементы теории относительности и квантовой космологии.Обсуждается течение потока времени вблизи гравитационных коллапсаров – черных дыр, нейтронных звезд, белых карликов и квазаров.
Книга посвящена жизни и творчеству выдающегося советского кристаллографа, основоположника и руководителя новейших направлений в отечественной науке о кристаллах, основателя и первого директора единственного в мире Института кристаллографии при Академии наук СССР академика Алексея Васильевича Шубникова (1887—1970). Классические труды ученого по симметрии, кристаллофизике, кристаллогенезису приобрели всемирную известность и открыли новые горизонты в науке. А. В. Шубников является основателем технической кристаллографии.
Нильс Бор — одна из ключевых фигур квантовой революции, охватившей науку в XX веке. Его модель атома предполагала трансформацию пределов знания, она вытеснила механистическую модель классической физики. Этот выдающийся сторонник новой теории защищал ее самые глубокие физические и философские следствия от скептиков вроде Альберта Эйнштейна. Он превратил родной Копенгаген в мировой центр теоретической физики, хотя с приходом к власти нацистов был вынужден покинуть Данию и обосноваться в США. В конце войны Бор активно выступал за разоружение, за интернационализацию науки и мирное использование ядерной энергии.
Джеймс Клерк Максвелл был одним из самых блестящих умов XIX века. Его работы легли в основу двух революционных концепций следующего столетия — теории относительности и квантовой теории. Максвелл объединил электричество и магнетизм в коротком ряду элегантных уравнений, представляющих собой настоящую вершину физики всех времен на уровне достижений Галилея, Ньютона и Эйнштейна. Несмотря на всю революционность его идей, Максвелл, будучи очень религиозным человеком, всегда считал, что научное знание должно иметь некие пределы — пределы, которые, как ни парадоксально, он превзошел как никто другой.
«Занимательное дождеведение» – первая книга об истории дождя.Вы узнаете, как большая буря и намерение вступить в брак привели к величайшей охоте на ведьм в мировой истории, в чем тайна рыбных и разноцветных дождей, как люди пытались подчинить себе дождь танцами и перемещением облаков, как дождь вдохновил Вуди Аллена, Рэя Брэдбери и Курта Кобейна, а Даниеля Дефо сделал первым в истории журналистом-синоптиком.Сплетая воедино научные и исторические факты, журналист-эколог Синтия Барнетт раскрывает удивительную связь между дождем, искусством, человеческой историей и нашим будущим.
Эта книга – захватывающий триллер, где действующие лица – охотники-ученые и ускользающие нейтрино. Крошечные частички, которые мы называем нейтрино, дают ответ на глобальные вопросы: почему так сложно обнаружить антиматерию, как взрываются звезды, превращаясь в сверхновые, что происходило во Вселенной в первые секунды ее жизни и даже что происходит в недрах нашей планеты? Книга известного астрофизика Рэя Джаявардхана посвящена не только истории исследований нейтрино. Она увлекательно рассказывает о людях, которые раздвигают горизонты человеческих знаний.
Знаете ли вы о загадке башни Ворденклиф? А что за таинственное лучевое оружие предлагал ведущим державам мира гений электротехники Никола Тесла? Эти и многие другие изобретения великого ученого овеяны мифами и легендами, и непрофессионалу зачастую сложно разобраться, где правда, а где вымысел. Автор рассматривает научное наследие Николы Теслы, рассказывает, как эволюционировали его идеи и чего стоит ожидать в будущем.Книга написана в форме научно-художественного расследования. Читая занимательные, иллюстрированные истории, вы узнаете о перспективах и рисках воздействия на ионосферу, климат, тектонику нашей планеты и попытках создания пучкового, радиологического и геофизического оружия.