Лев Бобров - В поисках чуда (с илл.)

В то же время действие сверхбыстрой ударной волны настолько скоротечно, что, задав электронам и ионам хорошую «встряску», разгорячив их, оно не успеет разрушить облачко, хотя и вызовет в нем мимолетные неустойчивости. Именно так — мгновенными мощными импульсами магнитного и электрического поля — в лаборатории Завойского было осуществлено турбулентное нагревание плазмы. Температура ядер поднималась до 30 миллионов градусов, а электронов — до 2 миллиардов!

В наши дни четвертое состояние вещества подвергнуто тщательному теоретическому анализу. Основой расчетов здесь служит знаменитое «уравнение Власова», названное по имени советского ученого, профессора МГУ. В изучении коллективных взаимодействий и неустойчивостей большая заслуга принадлежит харьковчанам Я. Б. Файнбергу и его коллегам.

Интересно: один из двух главных эффектов, к которым сводятся почти все виды неустойчивостей (а их около двадцати), был открыт еще в 1934 году молодым аспирантом профессора С. И. Вавилова Павлом Черенковым. Речь идет об особом свечении, которое испускал электрон, пронизывая какую-то среду.

И. Е. Тамм и И. М. Франк подметили, что скорость электрона при этом превосходила световую.

Разумеется, не в пустоте, а именно в той среде, какую использовал Черенков. За эти исследования Черенков, Тамм и Франк удостоены Нобелевской премии.

Свет в любом твердом, жидком и газообразном (прозрачном) теле распространяется медленнее, чем в абсолютном вакууме. Скажем, в воде он сбавляет свою скорость на четверть. Между тем весьма энергичные электроны в той же среде способны двигаться заметно быстрее: их «темп» порой лишь на десятую долю меньше, чем у того же света в пустоте. И если в вакууме ни одна частица не способна нестись наравне с фотоном, то здесь электрон берет реванш.

Потому-то он и порождает электромагнитные волны, даже если двигается равномерно и прямолинейно. (В других случаях такая возможность исключена. Скажем, в пустоте электрон излучает кванты только тогда, когда он меняет скорость или направление.)

Ситуация напоминает полет артиллерийского снаряда со сверхзвуковой скоростью. Фронт звуковых волн от него имеет форму конуса: сбоку он схож с «усами», разбегающимися по реке от носа катера.

Неспроста мины (реактивные самолеты, ракеты тоже) «воют». По аналогии с ними черенковские электроны получили прозвище «поющих». Кстати, это электромагнитное «бельканто» тоже принимает коническую форму — наподобие светящегося колокола.

Излучение Вавилова — Черенкова легко видеть невооруженным глазом: вода, служащая замедлителем в ядерных реакторах, пронизывается потоками быстрых бета-частиц и вся охвачена голубоватым сиянием.

Плазма несравненно «жиже», чем вода и даже воздух. Тем не менее и в ней проявляется описанный эффект. Излучение быстрых электронов возбуждает в ней колебания, коллективные движения. Изучая этот интересный механизм, Я. Б. Файнберг выяснил природу многих неустойчивостей и наиболее благоприятные условия, в которых они возникают при взаимодействии электронных и ионных пучков с плазмой в магнитном поле. Он подсказал, как их преодолевать, а при случае — использовать.

«Современный уровень термоядерных исследований, — пишут советские ученые И. Н. Головин, Б. Б. Кадомцев и В. Т. Толок в сборнике „Советская атомная наука и техника“, выпущенном к 50-летию Октября, — можно иллюстрировать следующими результатами: на установках „Токамак“ при плотности плазмы 10 13 см −3(10 триллионов частиц в кубическом сантиметре. — Л. Б. ) в объеме нескольких сотен литров удается повысить температуру ионов до 1 миллиона градусов Цельсия при времени жизни в несколько миллисекунд. На других установках более высокие температуры и плотность одновременно удавалось до сих пор получать лишь на более короткие промежутки времени, а температуру в сотни миллионов и даже миллиарды градусов и время удержания плазмы порядка секунды — только при очень низкой плотности плазмы».

В одних случаях удалось перешагнуть температурный рубеж, за которым начинается термоядерная реакция, в других увеличить плотность ионно-электронного сгустка и срок его жизни или заметно удлинить быстротечный век плазмы. Но пока ни в одной лаборатории мира еще не научились получать плазму с необходимой концентрацией, энергией и устойчивостью — не порознь, а одновременно. И все же достигнутые результаты настолько значительны, что вселяют уверенность в окончательном успехе.