Техника - молодёжи 1979-08, страница 19

законов распространения света. Квантовая механика возникла в результате исследования внутренней структуры атома — из спектроскопии, из оптики.

От теоретической физики к лазерам и реакторостроению

Без квантовой механики и теории относительности не было бы теорий атома, атомного ядра и элементарных частиц. Было бы невозможно рассчитывать конструкции атомных реакторов и ускорителей. Из квантовой теории излучения (основанной на квантовой механике) свыше пятидесяти лет назад был сделан вывод о том, что излучение атома можно усилить с помощью такого же когерентного излучения. Это явилось теоретической основой лазера — одного из важнейших изобретений нашего времени.

Сегодня все знают о том перевороте, который произвело это открытие в самых различных областях техники, медицины и экспериментальных исследований. Изобретение лазера — блестящий пример, иллюстрирующий, как на основе фундаментальных законов физики создается принципиально новое техническое средство.

Лазер появился на несколько десятилетий позже соответствующей теории. Атомная техника развивалась гораздо быстрее.

Между открытием деления урана и созданием первого ядерного котла прошло всего несколько лет. Первая цепная реакция деления урана была осуществлена в декабре 1942 года. Уже летом 1945 года взорвались атомные бомбы над городами Японии, а летом 1954 года в нашей стране заработала первая в мире атомная электростанция.

История ядерной физики наглядно показывает, что достижения науки сами по себе не являются ни добром, ни злом. Все зависит от того, в чьих руках они находятся, кому служат.

Разнообразны и значительны применения атомной энергии в современной технике, медицине, сельском хозяйстве. Особенно велико значение атомной энергетики, доля которой в мировом производстве энергии непрерывно возрастает. Не исключено, что в недалеком будущем реакции деления урана, плутония и тория станут основным источником энергии на нашей планете.

Можно с полным основанием говорить о возникновении новой отрасли техники — атомного реакто-

ростроения и нового раздела прикладной физики — теории реак-торостроения.

Сейчас основные физические принципы современных атомных реакторов кажутся довольно ясными. Но не следует думать, что в этой области нет проблем. Проблемы останутся даже в далеком будущем, предоставляя неисчерпаемое поле творческой деятельности ученым, инженерам, изобретателям.

Мне думается, что, хотя открытие новых закономерностей природы приносит ученому-исследователю большую и высокую радость, не меньшая награда выпадает на долю инженера, создающего новые машины и сооружения.

Ученым моего поколения, пришедшим в атомную физику в то время, когда идеи, едва родившись, тут же воплощались в металле и бетоне, стали близки все трудности и радости инженерного дела. Многие выдающиеся физики нашего времени не без гордости говорят: «Я ведь теперь и инженер».

Взаимопонимание инженеров и физиков, несомненно, будет развиваться и в будущем.

Сейчас физика осваивает новую область — мир высоких энергий и новых частиц. Быть может, наиболее значительное явление в этом кругу — существование антиматерии.

При взаимодействии антивещества с обычной материеи выделяется максимально большая энергия. Если чуть-чуть пофантазировать, то не превратится ли «теплотехника антиматерии» в отдаленном будущем в новое и изумительное поле совместной деятельности физиков и техников? Следует заметить, что в наших условиях затраты на производство антиматерии превышают энергию, возвращаемую при аннигиляции. Поэтому для энергетики такое «топливо» станет скорее очень емким аккумулятором, чем источником.

Впрочем, есть много причин, по которым сейчас, не впадая в легкомыслие, нельзя говорить о каких-либо проектах практического применения антиматерии. Существует несравненно более реалистичная и близкая к современным проблемам важнейшая область взаимодействия физиков и инженеров.

Это термоядерные процессы, синтез гелия из дейтерия и трития. Сейчас огромные усилия физиков-экспериментаторов направлены на создание горячей и плотной плазмы, в которой реакция «сжигания» дейтерия и трития поддерживалась бы сама собой. В случае удачного решения этой задачи человечество получит новый мощный источник энергии.

Физика элементарных частиц ищет выход в практику

Вернемся теперь к физике элементарных частиц, к самому передовому фронту современной физики. Значительность научных достижений здесь очевидна: открыт совершенно новый мир элементарных частиц и античастиц, изучены законы их взаимодействия, их рождения, распада и превращений. Ученые работают над созданием полной теории этих явлений.

В настоящее время еще нет прямых приложений новой физики, подобных по своей значимости ядерной энергетике. Но уже сейчас пучки ускоренных протонов и мезонов используются в медицине для лечения рака. Уже сегодня с помощью ускорителей тяжелых ионов изготавливаются высококачественные фильтры для различных жидкостей.

Работа физиков с камерами жидкого водорода и жидкого гелия значительно способствовала освоению их производства. Необходимость числовой обработки получаемых в этих камерах фотоснимков

различных процессов, происходящих в микромире, стимулировала развитие мощных ЭВМ и методов ввода данных в эти машины.

Основной частью современных ускорителей являются мощные магниты. С ростом энергии ускорителей магниты, естественно, увеличиваются. В современных ускорителях элементарных частиц напряженность магнитного поля измеряется десятками килогаусс, а потребляемая мощность достигает десятков мегаватт. Облегчить положение могут лишь магниты со сверхпроводящими обмотками. Это направление сейчас успешно развивается и в недалеком будущем, несомненно, окажет существенное влияние на электротехнику сильных токов.

Следует упомянуть и работы по защите космонавтов от космических излучений, также проводимые на ускорителях. Многочисленны и другие приложения экспериментальных исследований элементарных частиц (см. «ТМ», 1979, № 3). Наконец, не исключено, что развитие сильноточных ускорителей откроет новые, неведомые еще возможности применения этих установок.

Приведенных примеров достаточно, чтобы понять, почему во всем мире физика элементарных частиц интенсивно развивается и почему она будет развиваться и дальше. Это область, в которой успехи фундаментальных исследований особенно тесно сплетаются с техническим прогрессом.

2 «Техника — молодежи* № 8

17