Техника - молодёжи 1958-03, страница 16

ПЛАЗМА— ЧЕТВЕРТОЕ СОСТОЯНИЕ

Еще лет 20 тому назад слово «плазма» было извесгно лишь узкому кругу специалистов-физиков, занимающихся изучением различных форм прохождения электрического тока в газах. Оно означает особое состояние газа, при котором часть его молекул потеряла один или несколько своих электронов И превратилась в положительные ионы. Ионизированный газ пр дставляет собой смесь обычных неионизирован-ных газовых молекул, положительных ионов и свободных электронов, которые, как известно, имеют отрицательный заряд. Положительн е и отрицательное электричество в плазме присутствует в равных количествах, поэтому плазма а целом не обладает избытком заряда, то есть электрически она нейтральна.

К ионизированному состоянию приходит всякий газ в результате его нагревания, и чем выше температура, тем выше степень его ионизации. Это показал индийский физик М. Н. Сага еще в 1920 году Сходное состояние наблюдается и (при пропускании электрического тока сквозь разреженные газы Американский физик И. Ленгмюр подробно изучивший это состояние газа, предложил в 1924 году для него наименование «плазма», принятое теперь повсеместно. Таким образом, к трем известным состояниям вещества в природе — твердому, жидкому и газообразному — добавилось четвертое — плазменное

Рост интереса к плазме вызван несколькими причинами. Во-первых, астрофизики показали, что вселенная состоит в основном из плазмы. Так, Солнце, многие звезды и космические туманности практически целиком состоят из плазмы. Поэтому изучение закономерностей поведения плазмы на Земле позволило бы лучше понять законы созидания и движения, действующие во вселенной. Во-вторых, в последние годы физики обнаружили совершенно необычайные свойства плазмы, сулящие неожиданные применения: например, управляемые термоядерные реакции.

Каковы же свойства плазмы?

Плазма светится, что объясняется возбужденным состоянием атомов газа.

В то время как холодный газ — идеальный диэлектрик, плазма — прекрасный проводник. Это свойство плазмы объясняется наличием в ней большого числа свободных электронов.

Все эти свойства плазмы обычный газ может приобрести не только при нагревании до высокой температуры. Плазма может образоваться и под действием сильного облучения газа рентгеновскими, ультрафиолетовыми или космическими лучами. Наложение на газ сильного электрического поля также приводит к его ионизации, к превращению в плазму.

Где же встречается плазма?

Некоторые явления, связанные с плазмой, показаны на цветной вкладке. Ионизированные газы встречаются в каждом пламени Пламя свечи (1) ионизовано, хоть и не очень

Ж

сильно Это еще не настоящая плазма Но пламя сварочной горелки форсунки, пламя в цилиндре двигателя внутреннего сгорания и особен-

Экоперимент аиглийоиих ученых

23 января с. г. ва пресс-конференции в Харувлле выступил директор втого центра Джои Коккрофт Он сообщил, что с помощью разрядов влектрического тока силой до 200 ООО ампер в раврежеиной пл вме тяжелого водорода (дейтерия) английским ученым вкспернментирующнм иа специально построенном для втой цели аппарате «Звтв», удалось добиться температуры порядка 5 миллионов градусов, при которой наблюдалось выделение нейтронов. Английские ученые полагают, хотя они пока еще не имеют определенных доказательств что появление втих нейтрояоя могло быть следствием термоядерного процесса подобного процессам, происходящим ва Солнце.

Коккрофт и другие внглннскне ученые отметили что проделанная ими работа подобна работе советских ученых, о которой сообщил академик И. В. Курчатов в своей лекцнн в Харувлле около двух лет назад.

Английские ученые укавалн, что в установке «Звтв» испольвуется метод термонволяцин плазмы с помощью магнитного поля, который, как известно, был предложен в 1950 году советскими академиками И Е. Там м м и А. Д. Сахаровым.

но реактивного двигателя — это уже настоящие плазмы.

Кратковременное состояние плазмы возникает при взрывах больших масс взрывчатого вещества, особенно при атомных взрывах.

Плазмы возникают и при протекании сколько-нибудь значительных токов в газах. Плазма светится в газосветных трубках: рекламные надписи «лампы дневного света:, медицинские ртутные лампы, фотографические «лампы-вспышки (3) Плазму содержат все газоэлектрические (ионные) преобразователи тока, начиная от небольших газотронов и тиратронов (2) и кончая мощными ртутными выпрямителями для дальних линий передач постоянного тока. Она светится и нагревает в электрических дугах: сварочной, прожекторной. Плазма образует канал электрической искры, молнии туманности (9), звезды — это тоже плазма

Ионизированные слои в атмосфере Земли — иоросфера — состоят из плазмы. Полярные сияния (7) — это свечение ионизированного газа.

Плазма активно используется в технике. Но оказывается, что ее возможности еще далеко не исчерпаны. Наоборот, пути наиболее интересных применений плазмы сейчас лишь намечаются.

Два года назад академия И. В. Курчатов («Техника — молодежи» №7, 1956 г) сообщил о работах, которые ведутся в Советском Союзе по использованию мощных импульсных плазм для создания термоядерных реакций Это первые шаги в области создания управляемых термоядерных реакций, создания термоядерной энергетики (4).

Исключительный интерес представляют новые идеи в области создания безжелеэных сверхмощных плазменных уск рителей электронов (6), позволяющие в то же время сильно сократить размеры установки (до нескольких метров диаметром). Эти идеи также были высказаны советскими учеными («Техника— молодежи» №8, 1956 г.).

Очень перспективны работы по использованию плазмы в качестве источника, длительно обеспечивающего температуру порядка десятков тысяч градусов (5). А повышение верхнего предела достижимой в технике температуры может в корне изменить технологию таких отраслей промышленности, как металлургия, химия и т п

Космические путешествия будущего, особенно попытки вырваться за пределы солнечной системы, мыслятся возможными только в том случае, если в качестве двигателей будут использованы ионные ракеты (8), выбрасывающие частицы плазмы, ускоренные до скорости, близкой к скорости света.

Нет сомнения, что в ближайшем будущем слова «плазма», «плазмо-лет «ллазмохимия» займут в нашей жизни такое же прочное место, как «электричество», «электродвигатели», «электрохимия»

13