Магнит за три тысячелетия - [72]
гелия в 1 ч. Такие ожижители выпускает промышленность.
Без сверхпроводящих обмоток были бы нереальными крупные токамаки. В установке
"Токамак-7", например, обмотка массой 12 т обтекается током 4,5 кА и создает на
оси плазменного тора объемом 6 м>3 магнитное поле 2,4 Тл. Это поле создается 48
сверхпроводящими катушками, потребляющими за час всего 150 л жидкого гелия,
повторное сжижение которого требует мощности 300…400 кВт.
Не только большая энергетика нуждается в экономичных компактных мощных
электромагнитах, без них трудно обойтись ученым, работающим с рекордно сильными
полями. На порядок производительнее становятся установки для магнитного
разделения изотопов. Уже не рассматриваются проекты крупных ускорителей без
сверхпроводящих электромагнитов. Совершенно нереально обойтись без
сверхпроводников на пузырьковых камерах, которые становятся чрезвычайно
надежными и чувствительными регистраторами элементарных частиц. Так, одна из
рекордно больших магнитных систем на сверхпроводниках (Аргоннская национальная
лаборатория, США) создает поле 1,8 Тл с запасенной энергией 80 МДж. Исполинская
обмотка массой 45 т (из них 400 кг ушло на сверхпроводник) при внутреннем
диаметре 4,8 м, наружном 5,3 м и высоте 3 м требует для охлаждения до 4,2 К
всего 500 кВт — ничтожно малую мощность.
Еще более внушительным представляется сверхпроводящий магнит пузырьковой камеры
Европейского центра ядерных исследований в Женеве. Он имеет следующие
характеристики: магнитное поле в центре до 3 Тл, внутренний диаметр "катушки"
4,7 м, запасенная энергия 800 МДж.
В конце 1977 г. в Институте теоретической и экспериментальной физики (ИТЭФ)
вступил в строй один из крупнейших в мире сверхпроводящих магнитов "Гиперон".
Рабочая зона его имеет диаметр 1 м, поле в центре системы 5 Тл (!). Уникальный
магнит предназначен для проведения экспериментов на протонном синхротроне ИФВЭ в
Серпухове.
Осмыслив эти впечатляющие цифры, уже как-то неудобно говорить о том, что
техническое освоение сверхпроводимости только начинается. В качестве примера
можно напомнить о критических параметрах сверхпроводников. Если температура,
давление, ток, магнитное поле превысят некоторые предельные значения, называемые
критическими, сверхпроводник потеряет свои необычные свойства, превратившись в
обычный материал.
Наличие фазового перехода вполне естественно использовать для контроля внешних
условий. Если есть сверхпроводимость, значит, поле меньше критического, если у
датчика восстановилось сопротивление — поле выше критического. Уже разработана
серия самых разнообразных сверхпроводящих измерителей: болометр на спутнике
может "почувствовать" зажженную спичку на Земле, гальванометры становятся
чувствительнее в несколько тысяч раз; в резонаторах ультравысокой добротности
колебания электромагнитного поля словно консервируются, ибо они чрезвычайно
долго не затухают.
Среди сверхпроводящих устройств можно назвать детекторы альфа-частиц, криотроны
(выпрямители), ячейки ЭВМ для схем памяти и переключения. Так, криоЭВМ настолько
экономичны из-за отсутствия нагрева током, настолько чувствительны и компактны,
что в объеме апельсина "уместится" обычная ЭВМ размером с комнату! Вот почему
все ЭВМ кроме ручных компьютеров уже в нашем веке станут сверхпроводящими.
Уже много пишется про сверхпроводящие малоиндуктивные гальванометры (СЛАГи) и
квантовые интерферометры на сверхпроводниках (СКВИДы), в которых полезно служат
туннельные контакты. Их цель — измерять малые магнитные поля, они могут
зафиксировать даже квант магнитного потока! Вот почему магнитокардиографы
намного точнее регистрируют состояние сердечно-сосудистой системы, чем
электрокардиографы.
Теперь самое время окинуть взором всю электрическую часть энергетики, чтобы
понять, как россыпь сверхпроводящих устройств может дать суммарный
народнохозяйственный эффект. Сверхпроводники могут повысить единичную мощность
энергоагрегатов, высоковольтная энергетика может постепенно превратиться в
многоамперную, вместо четырех-шестикратного преобразования напряжения между
электростанцией и потребителем реально говорить об одной-двух трансформациях с
соответствующим упрощением и удешевлением схемы, общий КПД электрических сетей
неминуемо вырастет вследствие джоулевых потерь. Но и это еще не все.
Электрические системы неизбежно приобретут другой вид, когда в них будут
применять сверхпроводящие индуктивные накопители энергии (СПИН)! Дело в том, что
из всех отраслей промышленности только в энергетике нет складов: выработанное
тепло и электричество хранить негде, их надо потреблять сразу. Определенные
надежды связаны со сверхпроводниками. Из-за отсутствия в них электрического
сопротивления ток может циркулировать по замкнутому сверхпроводящему контуру
сколь угодно долго без затухания до тех пор, пока не настанет время его отбора
потребителем. СПИНы станут естественными элементами электрической сети, их
остается только оснастить регуляторами, переключателями или преобразователями
тока или частоты при объединении с источниками и потребителями электричества.
Энергоемкость СПИНов может быть самой различной — от 10-5 (энергия портфеля,
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.
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.
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.
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.
Космические угрозы жизни на Земле дают повод для осмысления таких грозных событий в прошлом, выявления их тенденций и перспектив. В книге космическое миропонимание базируется на предпосылке о свойствах и движущих силах Бытия. Творческие люди займутся аналитическим исследованием и сопоставлением традиционного и нового знания. Книга даст им пищу для ума. Наши исследования позволили выявить причины этих явлений. Кто из людей сумеет пережить километровые цунами, разрушительные землетрясения, разрушение атмосферы и природных ландшафтов, извержения вулканов и прочие ужасные явления? Подобные катастрофы в истории Земли происходили много раз, и они готовы обрушиться на нашу планету в ближайшее время.
В списке исследователей гравитации немало великих имен. И сегодня эту самую слабую и одновременно самую могучую из известных физикам силу взаимодействия исследуют тысячи ученых, ставя тончайшие опыты, выдвигав, остроумные предположения и гипотезы.В книге рассказывается, как эта проблема изучалась в прошлом и как она изучается в настоящее время. Для широкого круга читателей.
Людвиг Больцман - одна из главных фигур в современной физике. Развив активную деятельность в Вене конца XIX века, он произвел революцию в изучении материи, включив в него вероятность, и всеми силами отстаивал существование атомов в то время, когда многие философы и даже влиятельные ученые отрицали его. Несмотря на то что обновленное ученым понятие энтропии и основывающееся на нем начало термодинамики заложили основы квантовой и релятивистской революции в последующем веке, категоричные взгляды Больцмана не всегда встречали поддержку коллег, и это непонимание, возможно, было причиной его трагического самоубийства.
Каждый человек в мире слышал что-то о знаменитой теории относительности, но мало кто понимает ее сущность. А ведь теория Альберта Эйнштейна совершила переворот не только в физике, но и во всей современной науке, полностью изменила наш взгляд на мир! Революционная идея Эйнштейна об объединении времени и пространства вот уже более ста лет остается источником восторгов и разочарований, сюрпризов и гениальных озарений для самых пытливых умов.История пути к пониманию этой всеобъемлющей теории сама по себе необыкновенна, и поэтому ее следует рассказать миру.
Все мы знакомы с открытиями, ставшими заметными вехами на пути понимания человеком законов окружающего мира: начиная с догадки Архимеда о величине силы, действующей на погруженное в жидкость тело, и заканчивая новейшими теориями скрытых размерностей пространства-времени.Но как были сделаны эти открытия? Почему именно в свое время? Почему именно теми, кого мы сейчас считаем первооткрывателями? И что делать тому, кто хочет не только понять, как устроено все вокруг, но и узнать, каким путем человечество пришло к современной картине мира? Книга, которую вы держите в руках, поможет прикоснуться к тайне гениальных прозрений.Рассказы «Наблюдения и озарения, или Как физики выявляют законы природы» написаны человеком неравнодушным, любящим и знающим физику, искренне восхищающимся ее красотой.
Осенью 2008 года газеты запестрели заголовками, сообщавшими» будто в недрах Большого адронного коллайдера (БАК), на котором физики собирались расщепить вещество на элементарные частицы, родятся микроскопические черные дыры, способные поглотить Землю.Какое значение имеет БАК для науки? Что ученые ищут? Почему физика, возможно, вскоре совершит один из величайших рывков в своей истории? Все эти вопросы обсуждаются в книге «Коллайдер». Автор, кроме всего прочего, доказывает, почему невозможно ни практически, ни теоретически, что на БАК появятся черные мини-дыры, которых все так боятся.