Магнит за три тысячелетия - [63]
всех сторон окружить более сильным полем. Эта задача решается во многих
лабораториях мира.
Магнитное удержание плазмы открыли советские ученые, которые в 1950 г. предложили
удерживать плазму в так называемых магнитных ловушках (или, как часто их
называют, в магнитных бутылках).
Примером весьма простой системы для магнитного удержания плазмы может служить
ловушка с магнитными пробками или зеркалами (пробкотрон). Система представляет
собой длинную трубу, в которой создано продольное магнитное поле. На концах
трубы намотаны более массивные обмотки, чем в середине. Это приводит к тому, что
магнитные силовые линии на концах трубы расположены гуще и магнитное поле в этих
областях сильнее. Таким образом, частица, попавшая в магнитную бутылку, не может
покинуть систему, ибо ей пришлось бы пересекать силовые линии и вследствие
лоренцевой силы "накручиваться" на них. На этом принципе была построена огромная
магнитная ловушка установки "Огра-1", пущенной в Институте атомной энергии имени
И.В.Курчатова в 1958 г. Вакуумная камера "Огра-1" имеет длину 19 м при внутреннем
диаметре 1,4 м. Средний диаметр обмотки, создающей магнитное поле, составляет
1,8 м, напряженность поля в середине камеры 0,5 Тл, в пробках 0,8 Тл.
Но, как выяснилось, магнитная система указанного типа в ее "чистом" виде
обладает серьезными недостатками. В этой системе самое слабое магнитное поле
получается в середине канала у стенок. Сюда и устремляется плазма при разряде и
уже менее чем через 0,001 с оказывается на стенках камеры.
Новый шаг по усовершенствованию "бутылок" был сделан в 1963 г., когда в Институте
атомной энергии имени И.В.Курчатова была пущена установка ПР-5. Идея этой
установки предложена Б.Б.Кадомцевым, который исследовал причины неудач с чистыми
пробкотронами. Он установил, что для более успешного удержания плазмы необходимо
усложнить конфигурацию магнитного поля, и предложил в дополнение к системе
магнитных пробок вдоль образующих активного цилиндра сделать еще одну обмотку
таким образом, чтобы по соседним проводникам ток шел в противоположных
направлениях. Это должно было привести к тому, что вблизи стенок цилиндра
создавалось бы дополнительное магнитное поле, препятствующее приближению плазмы
к стенкам.
При наложении поля прямолинейных проводников на "бутылочное поле" получается
весьма замысловатая картина.
Установка была построена советскими физиками — сотрудниками Института атомной
энергии имени И.В.Курчатова, работавшими под руководством М.С.Иоффе.
Прямолинейные проводники были расположены под катушками, создающими магнитное
поле пробок. Индукция продольного магнитного поля в центре камеры составляла 0,8
Тл, в области пробок 1,3 Тл, индукция магнитного поля прямолинейных проводников
вблизи стенок была равной 0,8 Тл, длина рабочего объема 1,5 м, диаметр 40 см.
Первые же эксперименты окрылили физиков. Устойчивость плазмы возросла в 35 раз
по сравнению с устойчивостью, имевшей место на чистых пробкотронах, и плазма
жила в течение нескольких сотых долей секунды.
В 1964 г. вступила в строй установка "Огра-11", в которой также использован
принцип комбинированных магнитных полей.
Усложнение конфигурации магнитного поля — ключ к долгоживущей плазме. Созданы
магнитные системы со встречными полями (установка "Орех"), антипробкотроны и
другие весьма изощренные установки.
Можно попытаться преодолеть "ускользание" частиц из рабочей зоны через
"горлышки" магнитных бутылок типа пробкотрон еще одним остроумным способом:
сделать рабочую зону не цилиндрической, а тороидальной. В этом случае частица,
ускользающая из пробкотрона через горлышко, опять оказывается в рабочей зоне!
Эта идея, оказавшаяся очень жизнеспособной, и была использована во множестве
модификаций. Что будет, например, если создать в тороидальной камере продольное
магнитное поле? Любая заряженная частица, попавшая в камеру, должна была бы
двигаться так, чтобы ее траектория "навивалась" на магнитные силовые линии.
Однако вскоре сами авторы нашли в своей системе серьезный дефект. Оказалось, что
в тороидальной камере, где магнитные силовые линии искривлены, индукция
магнитного поля (густота силовых линий) у внутренней стенки трубы выше, чем у
наружной. Это объясняется упругостью силовых линий, стремлением их как можно
больше сократиться. В результате у внутренней стенки, где путь короче,
скапливается больше силовых линий, чем у наружной.
Эта неоднородность магнитного поля изменяет спиральный характер орбит частиц.
Вблизи внутренней поверхности замкнутой на себя трубы — тора, где поле больше,
частицы должны были бы двигаться по орбите с меньшим радиусом, чем около внешней
поверхности. В результате этого заряженные частицы "дрейфуют" поперек силовых
линий магнитного поля, причем положительно заряженные ядра налетают на "потолок"
трубы, а электроны — на ее "дно". Этот дрейф частиц — вещь довольно неприятная
сама по себе, но косвенный эффект дрейфа просто катастрофичен. Разделение
зарядов по знаку вызывает возникновение в пространстве камеры непредусмотренного
электрического поля, которое совершенно искажает орбиты частиц, бросая их на
стенки камеры.
Как избежать неоднородности магнитного поля? Как сделать так, чтобы силовые
История познания человеком электричества полна неожиданностей и драматизма. Среди «делавших» эту историю мы найдем людей разных профессий: физика, врача, переплетчика, столяра, государственного деятеля. Различны были их судьбы.В книге читатель встретится с участниками первых кругосветных путешествий, узнает об электрических рыбах, об оживлении людей с помощью электричества… Первое и второе издания книги, вышли в издательстве «Знание» в 1970 и 1978 гг.Книга рассчитана на массового читателя.
Когда нескольких видных ученых попросили назвать, каковы, по их мнению, три величайших физика всех времен, мнения разделились, но ни один не забыл Максвелла.И действительно, трудно переоценить значение работ этого поистине гениального человека, чьи исследования не только легли в основу современной радио- и телевизионной техники, но и стали краеугольным камнем современного понимания материи.
Книга известного советского учёного и писателя В. П. Карцева представляет собой первое на русском языке научно-художественное жизнеописание одного из величайших мыслителей мира — английского математика, физика, механика и астронома Исаака Ньютона, оказавшего воздействие на всё развитие науки вплоть до нашего времени. Книга построена на обширном документальном материале, отечественном и зарубежном. Она содержит также широкое полотно общественной и научной жизни Англии конца XVII — первой половины XVIII века.Рецензенты: доктор физико-математических наук, профессор В. В. Толмачёв, кандидат филологических наук, член СП СССР Б. Н. Тарасов.
Среди тех, кто рядом с Лениным прошел весь путь борьбы, ссылки и революции, был его ближайший друг Глеб Максимилианович Кржижановский. Инженер по образованию и поэт в душе, автор «Варшавянки», после победы Октября Г. М. Кржижановский весь пыл революционера, знания и талант отдал созданию единого Государственного плана развития страны. В осуществлении плана ГОЭЛРО, «второй программы партии», весь мир впервые зримо увидел социализм. Став вице-президентом Академии наук СССР, Г. М. Кржижановский активно боролся за то чтобы повернуть академию лицом к жизни, промышленности, сельскому хозяйству, к построению нового общества.
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.
Многие физики всю свою жизнь посвящают исследованию конкретных аспектов физического мира и поэтому не видят общей картины. Эйнштейн и Шрёдингер стремились к большему. Поиски привели их к важным открытиям: Эйнштейна — к теории относительности, а Шрёдингера — к волновому уравнению. Раздразненные найденной частью решения, они надеялись завершить дело всей жизни, создав теорию, объясняющую всё.Эта книга рассказывает о двух великих физиках, о «газетной» войне 1947 года, разрушившей их многолетнюю дружбу, о хрупкой природе сотрудничества и открытий в науке.Пол Хэлперн — знаменитый физик и писатель — написал 14 научно-популярных книг.
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.
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.
Ричард МурКлиматическая наука: наблюдения и модели.21.01.2010Источник: Richard K. Moore, Gglobal ResearchClimate Science: Observations versus ModelsПеревод: Арвид Хоглунд, специально для сайта "Война и Мир".Теория парниковых газов якобы ответственных за катастрофическое глобальное потепление не согласуется с фактами и является политической спекуляцией на реальной науке. Рассматривается фактическая картина современного климата по доступным данным.