На службе — взрыв
Весной 1952 г. на один из советских полигонов было доставлено необычное взрывное устройство. Ученые, производившие эксперимент, расположились у измерительных приборов в специальном защитном блиндаже.
И вот — взрыв. Сверкнуло ослепительное пламя, и опытная установка разлетелась на части...
На протяжении длительного времени взрыв был только орудием разрушения. Но со временем ему стали поручать и созидательную работу: например, направленный выброс грунта при строительных работах, штамповку - детален и даже изготовление химических полимеров. В том случае, о котором идет речь, взрыв также выполнял мирное задание. Физики решили использовать его для получения сверхсильных магнитных полей.
Сильные магнитные поля нужны по многих областях современной физики. Они необходимы для создания мощных ускорителей заряженных частиц, для исследований в физике высоких энергий и физике твердого тела. Необходимы они и для моделирования многих космических процессов.
Подобно тому как применение мощных телескопов позволяет различать все более н более мелкие детали на поверхности небесных тел, так использование сильных магнитных полей дает возможность вскрывать все более глубокие особенности строения материи, природу разнообразных явлении, происходящих во Вселенной.
Как известно, наиболее распространенным способом получения магнитных полей является пропускание электрического тока через катушку с железным сердечником. Таким методом удается получать магнитные поля и несколько десятков тысяч гауссов (ее). Для сравнения можно сказать, что величина магнитного моля пашен планеты составляет около половины гаусса, а магнитные поля, существующие в окрестностях атомных ядер, превосходят миллион гауссов.
Применение так называемых сверхпроводящих материалов при низких температурах, близких к абсолютному нулю, позволяет создавать магнитные поля порядка 100 тыс. гс. Наконец, использование импульсной техники, когда ток пропускается через катушку лишь на протяжении коротких промежутков времени, приводит к еще более сильным полям. Уже в первом опыте такого рода, осуществленном в 1924 г. советским физиком П. Л. Капицей, удалось получить магнитное поле в 500 тыс. гс, а в настоящее время подобным методом в лабораторных условиях создаются поля порядка 750 тыс. гс.
В 1952 г. коллективом советских ученых под руководством академика А. Сахарова и независимо советским физиком-теоретиком профессором Я. П. Терлецким был предложен принципиально новый метод получения сверхсильных магнитных полей с помощью взрыва.
Для этой цели группой академика Сахарова было сконструировано специальное устройство для сжатия, или кумуляции, магнитного потока с помощью взрыва.
Принцип его действия состоит в следующем. Внутри обмотки, но которой протекает электрический ток, помещен полый металлический цилиндр. При включении тока в цилиндре создается «начальное» магнитное поле. Вдоль всей внешней поверхности цилиндра размещается заряд взрывчатого вещества, который с помощью специального электрического устройства подрывается с таким расчетом, чтобы возникала сходящаяся цилиндрическая ударная волна, сжимающая металлический цилиндр. Подрыв производится как раз в тот момент, когда электрический ток в обмотке достигает максимального значения.
В результате взрыва происходит мгновенное сжатие цилиндра со скоростью, превосходящей 1 км/сек. При этом сжимаются и пронизывающие его магнитные силовые линии. В результате такой операции сжатия в принципе можно достичь очень больших значений магнитной напряженности. Были также испытаны своеобразные «батареи» МК-геператоров. Это позволило получить рекордное значение магнитного поля, равное 25 млн. гс. Столь мощных магнитных полей физика еще не знала.
Как уже было отмечено выше, магнитное поле способно оказывать давление на преграду, сквозь которую оно не может проникнуть. Если поместить в сильное магнитное поле руку, мы ничего не почувствуем, так как оно свободно проникает сквозь тело. Но магнитное поле, возникающее, например, в катушке с током, не может выйти наружу и поэтому создает давление, направленное от оси катушки и способное даже разорвать ее.
В рекордном опыте, о котором шла речь, давление полученного в МК-генераторов магнитного поля достигло поистине чудовищной величины: 25 млн. кг па одни квадратный сантиметр. Это в 25 млн. раз больше нормального атмосферного давления у поверхности Земли и приблизительно в 10 раз больше, чем давление в центральной части планеты. Таким образом, открываются заманчивые перспективы изучения свойств вещества при давлениях, существующих в недрах различных небесных тел.
Высокое магнитное давление, получаемое с помощью МК-генераторов, советские ученые решили также использовать для метания металлических тел с космическими скоростям. Подобные эксперименты представляют собой огромный интерес, с. одной стороны, для изучения физических процессов при сверхвысоких давлениях. Подобные давления как раз и могут был, получены при ударах быстро летящих тел о твердые преграды.
Была создана специальная взрывомагнитная установка для метания алюминиевого кольца, которое выбрасывалось с колоссальной скоростью, достигающей 100 км/сек. Тело, обладающее такой скоростью, могло бы не только преодолеть земное притяжение, по и покинуть пределы солнечной системы.
Однако наиболее перспективно применение взрывомагнитных генераторов для создания сверхмощных ускорителей элементарных частиц. В принципе, с помощью взрыва можно создать такие магнитные поля, которые могли бы разгонять ядра атомов водорода — протоны до энергий, в десятки раз превосходящих энергии частиц в самых мощных современных ускорителях. Разумеется, для этого понадобился бы уже не обычный взрыв, а по крайней мере взрыв термоядерного заряда средней мощности. Это в свою очередь потребовало бы создания специальной подземной установки, гарантирующей от выброса радиоактивных продуктов на поверхность.
На первым взгляд может показаться, что создание подобного устройства вряд ли оправдает себя. Однако предварительные расчеты показывают, что взрывомагнитные ускорители большой мощности позволят получить за одни опыт большое количество ценнейшей научной информации. В то же время подобные эксперименты потребуют значительно меньших затрат, чем строительство сверхмощных постоянно действующих ускорителей.
Все это свидетельствует о том, что мы присутствуем при рождении новой главы современной физики и астрономии — физики взрывомагнитных процессов.
|
|
Читайте в рубрике «Космогония»: |