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