О ЦАРЕ ДАВИДЕ —
ПЕРВОМ ФИЗИКЕ-ЭКСПЕРИМЕНТАТОРЕ
И О МНОГОМ ДРУГОМ
8 апреля Владимир Евгеньевич Фортов, академик-секретарь Отделения энергетики, машиностроения, механики и процессов управления РАН выступил с лекцией о состояниях вещества при высоких давлениях и температурах перед студентами физического факультета НГУ.
Е. Садыкова, «НВС»
«Я вам расскажу о тех исследованиях, которые ведутся в Академии наук, в том числе и в вашем городке, целью которых является получение в лабораторных условиях состояния вещества при высоких давлениях и температурах. Такие состояния называют экстремальными. Речь пойдёт о давлениях на уровне 1 миллиона атмосфер и выше. Много это или мало? В центре Земли давление порядка трёх миллионов атмосфер, в центре Солнца — около ста миллиардов. Эти моменты на сегодняшний день интенсивно исследуются, ведь основное количество вещества во Вселенной находится именно в сильно сжатом и нагретом состоянии, а не в том, в котором находимся мы — это скорее приятное исключение из правил.
Какой бы сценарий эволюции нашей Вселенной мы ни взяли, он примерно одинаков: вещество из состояния разреженного газа переходит в состояние сильно сжатой и разогретой плазмы. И наша цель состоит в том, чтобы научиться получать эти состояния с экстремальными условиями в лабораториях и исследовать их физические свойства.
Такие экстремальные состояния вещества имеют очень большое значение для энергетики», — так интригующе начал свою лекцию учёный.
По словам В. Е. Фортова, в основном вся наука об энергетике основана на том, как сделать материалы более прочными, чтобы они не разрушались при высоких температурах. Это и есть магистральное направление науки на ближайшее десятилетие, если не столетие.
Люди всегда стремятся иметь дело с высокими температурами, с высокими давлениями, от них напрямую зависит КПД двигателя. Кроме того, будущее энергетики напрямую связано с управляемым термоядерным синтезом.
Сегодня в мире ведутся интенсивные работы по «приручению» термоядерной энергии. Но в любом случае, для того чтобы правильно осуществить этот процесс, и избавить человечество от проблем в области энергетики, необходимо понять, как ведёт себя вещество при сильных сжатиях и сверхвысоких температурах. Этим и занимаются ученые РАН, в том числе специалисты Новосибирского научного центра из институтов Гидродинамики, ИТПМ и других.
Как происходят исследования вещества в экстремальных состояниях? Например, имеется вещество, которое нужно привести в состояние с высокой температурой при высоком давлении. Для этого его нужно сжать каким-либо способом, например при помощи взрывчатки, электронных пучков и лазеров и т.д. Ударная волна сжимает и разогревает вещество. Правда, время существования вещества в этом состоянии очень короткое.
 |
| Академик В.Е. Фортов умеет прекрасно выступать в любой аудитории. За пару часов до лекции в НГУ он прочёл доклад на ту же тему перед мэтрами Сибирского отделения. В конференц-зале Института теплофизики так же не было свободного места. |
Высокое давление научились получать при помощи химического взрывчатого вещества в Институте гидродинамики СО РАН. Процесс происходит в очень короткое время, порядка 10 микросекунд, и возникающее давление оценивают в десятки миллионов атмосфер. В своё время, когда первые данные были опубликованы в широком доступе, американцы не поверили нам — они считали, что такие результаты могли быть получены только путем столкновения спутников на орбите Земли, настолько высоко оказалось совершенство наших систем. По мнению В. Е. Фортова, и сегодня наши специалисты держат пальму первенства в этом вопросе.
Работа с мощными ударными волнами требует специальных систем защиты. Одна из камер, которая используется в опытах, сделана из корпусов подводных лодок. Её диаметр — порядка 11 метров, а весит она около 800 тонн. ней можно взорвать около 1000 кг тротилового эквивалента.
Максимальное значение электрических токов, которые сегодня человечество может получать в лабораторных условиях, находится на уровне
300 миллионов ампер. Молния, ударяя в громоотвод, дает разряд порядка 30 килоампер, то есть результат в 10 тысяч раз меньше полученного в лабораториях. Люди научились получать такие гигантские токи и управляться с ними. Магнитное поле, которое получается при сжатии магнитного потока, порядка 30 мегагауссов, при этом магнитное поле Земли в нормальном состоянии — около половины гаусса. Получается в 30 миллионов раз больше.
Как с юмором заметил академик, первый эксперимент с мощными ударными волнами был осуществлён три тысячи лет назад в битве Давида с Голиафом. Владимир Евгеньевич продемонстрировал компьютерное моделирование удара ядра из пращи Давида в голову вождя филистимлян. Давление, которое привело к гибели Голиафа — приблизительно 500 атмосфер при весе камня не более полукилограмма. Так блестяще на историческом примере лектор доказал практическую пользу от изучения физики, хоть для историков, хоть для криминалистов, не говоря уже об астрономах и о самих студентах-физиках.
Напоследок В. Е. Фортов порекомендовал к чтению книгу выдающегося учёного-физика Стивена Хокинга «Краткая история времени». Она считается самым продаваемым научным изданием в мире (столько же примерно ежедневно продается экземпляров Библии), в ней рассказано о нашей Вселенной, о том, как она развивалась, по каким законам происходит рождение, гибель и развитие звёзд. Книга адресована самому широкому кругу читателей.
Фото Ю. Плотникова
стр. 4
|
