Эрик Роджерс - Физика для любознательных. Том 3. Электричество и магнетизм. Атомы и ядра

Благодаря W. F. Libby , открывшему этот метод [см. ноябрьский номер Amer. Journ. of Phys., 26, № 8 (1958)].

Стационарно протекающая цепная реакция — это как раз то, что используется в ядерных котлах-реакторах.

Прежде всего: Henry D. Smyth , Atomic Energy for Military Purposes, Princeton, 1945.

Из экспериментов по рассеянию протонов высокой энергии или α -частиц следует, что, начиная с расстояний порядка 10 -14м от центра атома, единственная действующая сила — это обратно пропорциональная квадрату расстояния сила Кулона. На этих расстояниях с ней начинают конкурировать «ядерные силы связи», а на меньших — превосходят ее. Поэтому говорят, что радиус легких ядер составляет — 10 -15м, а радиус тяжелых — в несколько раз больше. Для радиусов многих ядер эксперименты по рассеянию нейтронов дали такого же порядка величину, но для хороших поглотителей, таких, как кадмий, во много раз большую.

Люди, далекие от науки, часто недооценивают трудностей (и стоимости) соблюдения научной тайны. Они даже заблуждаются относительно существа проблемы. Многие же ученые сожалеют о том, что она существует, считая, что секретность тормозит научный прогресс. Чтобы проиллюстрировать эту трудность, представим себе следующее: допустим, что по всему миру распространилась какая-то неизвестная болезнь. Вдруг в одной из стран много людей было вылечено, но «как» — оставалось тайной, разве что пошел темный слушок: «…с помощью листьев кокосовой пальмы». Сколько времени потребуется медицинским учреждениям какой-либо крупной страны на раскрытие тайны? Услышав о кокосовой пальме, они сузят поле своих поисков до необходимого размера, а правительство страны, зная, что лечебное средство существует, охотно и быстро выделит для этой цели необходимые средства и оборудование.

Нейтроны сами непосредственно не создают ионов, но они выбивают протоны, которые способны это делать. Именно так нейтроны повреждают живые клетки.

При поглощении быстрого нейтрона U 238деления происходят, но не так часто, чтобы сама цепная реакция поддерживалась в U 238или смешанном уране. Время от времени ядро U 238делится спонтанно, т. е. без поглощения нейтрона. Спонтанное деление может дать тот самый первичный нейтрон, который дает начало цепной реакции.

Диффузия нейтронов, выделившихся в активной зоне реактора, к поверхности реактора происходит по «закону Фика», т. е. аналогично тому, как происходит диффузия растворенной в воде соли. Этот закон иллюстрирует еще одно решение уравнения 2 V= 0.

«Экстраполяция» означает использование известных сведений с целью сделать предположения, приближенные подсчеты относительно того, что находится или происходит за известной областью. Напротив, «интерполяция» означает приближенный подсчет внутри известной области. Если мы знаем время, когда поезд выходит из Бостона и когда он прибывает в Нью-Йорк, то мы можем с помощью интерполяции приближенно подсчитать, когда он проходит через Нью-Хэйвен; но чтобы оценить время его прибытия в Вашингтон, мы пользуемся экстраполяцией. Интерполяция безопасна — с достаточным количеством данных мы можем начертить надежный график и по нему вполне надежно получить промежуточную информацию. Экстраполяция рискованна — поезд может иметь конечную остановку в Филадельфии и совсем не прийти в Вашингтон! Однако большинство плодотворных предположений в науке делается с помощью мудрой экстраполяции, которую Джон А. Уилер назвал «daring conservatism» — «отважная осторожность». (Игра слов: «conservative» означает также «сдержанный», «умеренный», «осторожный». — Прим. перев .)

Здесь нет вещества, но, вообще говоря, эта область пространства заполнена энергией — потенциальной энергией электрического поля ядра.

В современных кольцевых ускорителях электроны, мчащиеся по огромным круговым орбитам, не только «должны», но и действительно излучают, что приводит к огромным издержкам затраченной энергии.

Можно считать, что сам нейтрон состоит из протона, электрона и нейтрино — на такие продукты распадается свободный нейтрон. Но если мы исследуем структуру нейтрона внутри ядра , у него обнаруживаются иные свойства. Он ведет себя подобно одной частице или, может быть, подобно протону, тесно связанному с мезоном, — можно снова представить, что такая система испускает электрон и нейтрино. С этой последней точки зрения можно сказать, что все ядра и фактически все вещество «сделаны» из протонов, электронов и нейтрино с электронами в ядре, связанными в частице, называемой нейтроном; мезоны действуют как ядерный «известковый раствор». Однако при проникновении внутрь ядра представление о «реально» существующих здесь электронах уводит нас слишком далеко от наблюдаемых электронов, обладающих размерами того же порядка, что и ядро.