Солнце будет гореть на Земле!

Друзья и сотрудники звали Энрико Ферми «папой», считая, что в научных вопросах он столь же непогрешим, как папа римский — в религиозных… У Игоря Васильевича Курчатова было два прозвища — «Борода» и «Генерал».

Курчатов начал носить бороду после болезни во время войны и поклялся, что не сбреет ее до тех пор, пока не наступят победные дни. Видимо, он имел в виду не только военную победу над фашизмом, но и достижения в науке, ибо носил бороду до конца своих дней. Настоящему физику всегда кажется, что главная удача еще впереди… «Генералом» Курчатова впервые назвал Анатолий Петрович Александров, будущий президент Академии наук СССР. «Вы Генерал и должны возглавить эти работы!» — убеждал он Курчатова в 1942 году. Только физик с «генеральским» научным авторитетом, умной волей и умением объединять людей должен был стоять во главе коллектива советских ученых, решавших атомные проблемы. Именно таким физиком являлся Курчатов.

Атомный реактор и атомная бомба были важными, но преходящими этапами в научной биографии обоих ученых. Ферми в последние годы жизни вернулся к сложным теоретическим вопросам ядерной физики. Курчатов, едва первая атомная электростанция вступила в строй, стал вести исследования по разработке еще более могучего источника электроэнергии. Он глубоко верил, что термоядерный синтез — слияние при высоких температурах нескольких ядер в одно — процесс, идущий с освобождением огромного количества энергии, тоже удастся «приручить», сделать управляемым, послушным воле человека.

Если вещество нагреть до десятков миллионов градусов, сжав его магнитным полем, то начнется термоядерная реакция образования легких ядер, подобная той, что происходит в недрах Солнца. Ученые нашей страны исследуют возможность ее осуществления на установках, получивших название «Токамак».

Как считают ученые, именно реакция термоядерного синтеза обеспечивает горение Солнца. В недрах Солнца очень подходящая температура для этих реакций — 15—20 миллионов градусов!

Ученики Курчатова — академики Л. А. Арцимович, М. А. Леонтович, Е. П. Велихов, Б. Б. Кадомцев разработали способы, с помощью которых может зажечься на Земле искусственное солнце. Раскаленную плазму надо запереть в прочных «стенках» магнитного поля, сжать и разогреть мощными электрическими разрядами, светом, бомбардировкой электронным или ионным пучком. В качестве исходных веществ при получении плазмы выгодно (в энергетическом смысле этого слова) взять изотоп водорода — дейтерий и легкий элемент литий.

Ученые уже смогли получить в эксперименте плазму с температурой больше 7 миллионов градусов, «живущую» пока, к сожалению, лишь десятые доли секунды. Но дорогу осилит идущий…

Энрико Ферми много времени и сил уделял другой новой ветви ядерных исследований, получившей название физики элементарных частиц. Сейчас это, пожалуй, самая сложная и волнующая область физики, где ученые непрерывно встречаются с новыми, странными и удивительно красивыми явлениями.

Внутри помещения ускорителя европейского Центра ядерных исследований в Женеве.

Как трудно, например, привыкнуть к процессам, происходящим при столкновении одних элементарных частиц, таких, как электрон, протон, нейтрон, с другими частицами или ядрами: они не раскалываются на части, не разрушаются, а… превращаются друг в друга.

Какую сенсацию вызвало среди физиков открытие у электрона двойника — позитрона! Во всем позитрон подобен электрону, кроме заряда — он у позитрона положительный.

Прошло пятнадцать — двадцать лет после теоретического предсказания, а затем и экспериментального обнаружения позитрона, и двойники, получившие название античастиц, нашлись у всех без исключения элементарных частиц…

Пузырьковая камера

Все эти поразительные открытия были сделаны благодаря тому, что физики научились сообщать элементарным частицам большие энергии и скорости, нашли способ сильно разгонять своих «питомцев» прежде, чем произойдет их роковая, быстротечная встреча с другими частицами.

В настоящее время облучение различных химических веществ ведут, как правило, не альфа-частицами, испускаемыми радием в процессе естественного радиоактивного распада, а в миллионы раз более энергичными заряженными частицами, разгоняемыми с помощью огромных ускорителей. С большой скоростью вылетают из облучаемых веществ разнообразные частицы.

Для определения характеристик образующихся частиц ученые сейчас используют в своих экспериментах камеры, получившие название пузырьковых. В отличие от камеры Вильсона, заполненной газами, парами воды или спирта, в пузырьковых камерах находится под большим давлением жидкий водород. Попавшая внутрь камеры частица оставляет за собой след из пузырьков вскипевшего водорода.

На этой советско-французской водородной пузырьковой камере «Мирабель», установленной в ускорителе под г. Серпуховом, ученые изучают столкновения мельчайших частиц вещества.

Мощный ускоритель электронов построен у нас в стране в Ереване, гигантский ускоритель протонов размером с футбольный стадион — недалеко от города Серпухова. В кольцевом тоннеле из стали создается почти космический вакуум, внутри летит пучок частиц, а от тоннеля отходят прямые боковые рукава- отростки, куда исследователи время от времени «выводят» часть пучка. Здесь находятся измерительные приборы, облучаемые вещества, скоростные фотокамеры.

Удивительное чувство испытываешь, находясь около большого ускорителя. Особенно если на нем идут монтажные работы и можно войти так же просто, как в вагон метро, в один из боковых отростков кольца. Чувство ожидания открытий…

Когда сравниваешь эту грандиозную и дорогостоящую технику с простыми маленькими приборами, пользуясь которыми ученые прошлого достигали своих великих целей, то невольно закрадывается смущающая мысль: не гонятся ли физики наших дней за призраками, не руководит ли ими вполне понятное, но эгоистическое желание просто заниматься наукой ради науки?

И после трудного раздумья отвечаешь себе: нет, все-таки в развитии физики, несомненно, существует какой-то скрытый, не до конца понятый механизм, заставляющий даже самые далекие от практики научные достижения в конце концов приносить человеку пользу.

Огромные ускорители помогли открыть явление аннигиляции, взаимного уничтожения двух элементарных частиц-близнецов. Электрон и позитрон исчезают, оставляя нам вместо себя гамма- излучение.

Теоретические прогнозы показывают, что процесс аннигиляции частиц, столкновение вещества с антивеществом, может привести к освобождению грандиозного количества энергии, превосходящего во много раз энергию атомного взрыва и термоядерного синтеза.

Разве уже одного этого открытия не достаточно, чтобы окупить в наших глазах усилия, потраченные на постройку ускорителей? Кто знает, не будет ли когда-нибудь энергоснабжение всего земного шара осуществляться с помощью нескольких ускорителей.

Источник: Марк Колтун “Мир физики“.