Таблица к статье «Сто миллионов градусов»

В верхней части схематически изображено столкно­вение газовых струй. Упорядоченное движение га­зовых молекул после столкновения становится хао­тичным, и температура вещества в месте встречи поднимается до 10 000°. В средней части изобра­жена схема возникновения высокой температуры в плазменном шнуре. Вокруг шнура, как вокруг любого электрического тока, возникает магнитное поле — его силовые линии изображены в виде красных колечек. Ток растет, поле тоже растет, а следовательно, силовые линии поля — колечки — сжимаются. Но вокруг силовых линий вьются заря­женные частицы плазмы. И когда колечки стяги­ваются, они увлекают заряженные частицы плазмы к оси шнура. Там, у оси, образуется хаос крутя­щихся и бурлящих частиц плазмы. Температура у оси шнура поднимается до 2 000 000°. Внизу — схема действия открытой магнитной ловушки. Вит­ки, создающие магнитное поле, у краев катушки наложены гуще, чем в центре. Поэтому и магнитное поле, возникающее в катушке, когда по виткам проходит ток, получается неоднородным — у краев оно сильнее, чем в центре. Края магнитной ловушки называют «пробками» или «зеркалами». Когда внутрь ловушки вспрыснута плазма, ее электриче­ски заряженные частицы вьются вокруг силовых линий поля. Подлетая в спиральном движении к «пробкам», частицы не могут «пролезть» сквозь них: чтобы «пролезть», нужно уменьшить радиус спирали, а для этого требуется дополнительная энергия, которую частице неоткуда взять. Таким образом, частицы «отражаются» от «пробок» и поворачивают обратно. Внутри ловушки возни­кает встречное движение кружащихся по спиралям плазменных частиц. Они сталкиваются, движение их становится беспорядочным. При соблюдении ряда дополнительных условий этим способом удает­ся поднять температуру плазмы (правда, доволь­но разряженной) до 40 — 50 миллионов градусов и сохранять ее в таком состоянии в течение сотых долей секунды.

ного и тяжелого, чем исходные. Этот взрыв — одно из самых сокровенных таинств природы.

Вот что удивительно. Если бы мы попро­бовали истолковать синтез дейтрона из прото­нов, руководствуясь только классической физикой, то пришли бы к выводу, что такой синтез невозможен: слишком сильно протоны отталкиваются друг от друга. Тем не менее на Солнце эти протоны сливаются, а значит, про­бивают-таки «непробиваемую» стену электри­ческого отталкивания.

Лишь квантовая механика (см. последнюю главу ст. «Электромагнитное поле») — наука о микрочастицах и микропроцессах — объяс­нила, почему это происходит. Квантовая меха­ника выяснила очень характерную для микро­мира закономерность: многое из того, что в классической физике строго-настрого запреще­но, в квантовой механике лишь почти запре­щено, т. е. не невозможно, а только очень маловероятно.

Сколько бы ни билась муха об оконное стекло, она никогда не проникнет сквозь не­го — так утверждает классическая физика, и утверждает совершенно верно, ибо речь идет о событии в мире больших тел, в макромире.

Иначе будет в микромире. Допустим, что муха — это протон, а стекло — непробивае­мый барьер электрического поля. В редчай­ших случаях, с какой-нибудь стомиллиардной «попытки», эта муха — протон — очутится вдруг по ту сторону стекла. И, что приме­чательно, стекло при этом не будет разбито, в нем не будет проткнуто никакой дырочки. Просто с ничтожной вероятностью происходит почти невероятное событие.

Сущность этого явления — глубочайшая физико-философская проблема, поныне еще не решенная до конца. Ученые сходятся на том, что секрет парадокса скрыт в специфике микро­частиц: это вовсе не предметы, подобные, ска­жем, бильярдным шарикам, это скорее волно­вые вероятностные процессы, некий вид взаи­модействия на самых нижних этажах всеобъем­лющего здания материи.

Итак, совершается невероятное. Где-то в нед­рах Солнца соединяются протоны. О редчай­шей случайности такого синтеза можно судить по тому, что даже при температуре и плотности глубин Солнца протон должен проблуждать в среднем 14 млрд. лет, непрерывно сближаясь с другими протонами, пока не произойдет это долгожданное событие — образование дейтрона. Но протонов в глубинах Солнца бесчисленно много, и поэтому все время то тут, то там про­исходят «чудеса»: в крошечных микровзрывах рождается тяжелый водород. И все новые пор­ции энергии освобождаются, вливаясь в звезд­ный жар светила.

Но почему же при синтезе дейтронов выде­ляется энергия? Казалось бы, наоборот, энер­гия должна поглощаться: из простого строится сложное, на сближение двух упрямо отталкивающихся протонов затрачивается работа.

Да, работа затрачивается, и немалая. Пока протоны сблизятся друг с другом, они полно­стью затормозятся. Но если к этому моменту они окажутся друг от друга на расстоянии около 10^-13 см, вступят в действие могучие силы ядерного притяжения. Протоны как бы «падают» друг на друга, словно бы хватают друг друга в мощные «объятия», и в этом-то «падении», в этих «объятиях» и выделяется энер­гия, так же как, скажем, при падении метео­рита на Землю. Разница в том, что, хотя ядер­ные силы действуют на очень малом расстоя­нии, они в миллиарды миллиардов раз боль­ше сил тяготения, поэтому и энергия синтеза колоссальна. Она с лихвой окупает работу, затраченную протонами на преодоление элек­трического отталкивания, и, вырываясь наружу,

121