Юный техник 1993-03, страница 23

нему нужно приложить напряжение в миллиарды вольт!

Представьте себе конденсатор, обкладки которого разнесены на тысячу километров. Если приложить к ним разность потенциалов в миллиард вольт, воздух пробьет тысячекилометровая молния! Что же говорить о небольшом кристалле, пусть его изолирующие свойства и во много раз лучше, чем у воздуха. Он будет мгновенно испепелен.

На этом можно было бы и поставить точку. Но профессора В. В. Белошицкий и М. А. Кумахов из Института имени Курчатова нашли неожиданное обходное решение.

Да, кристалл будет мгновенно разрушен. Но сколь ни коротко это мгновение, частица успеет набрать нужную скорость. Так что остается лишь решить другую проблему: научиться получать и передавать на кристалл сверхвысокое напряжение. Эта задача, похоже (вспомним про молнию длиной в тысячу километров), тоже пока неразрешима. Что поделать, если нет в природе изо-тяторов, которые могли бы выдержать миллиарды вольт!

Однако физики нашли выход и из этого тупика. Они рассуждали так^- электрическое напряжение нужно для того, чтобы создать в кристалле электрическое поле. Но ведь поле можно сформировать и иным способом, например, с помощью... света. Ведь свет — это не только поток частиц, но еще и электромагнитная волна, поле которой прекрасно взаимодействует с заряженными частицами. Правда, оно переменное и способно придать частице колебательные Движения, но направленно ускорить ее не может. Как же быть?

Волновые процессы весьма сложны для понимания даже физики, и математики до сих пор открывают в них все новое и новое. Поэтому обратимся к образу. Вот волна пробегает по поверхности воды. Плавающую пробку она лишь покачивает из стороны в сторону — совсем как свет ту частицу, о которой мы говорим. А теперь представьте дельфина, оседлавшего гребень волны.

ВЕСТИ ИЗ ЛАБОРАТОРИЙ

За счет ее энергии он, лишь слегка пошевеливая хвостом, может часами сохранять высокую скорость.

Правда, чтобы оседлать волну, дельфин должен разогнаться. Так ведь и частице можно сообщить начальную скорость при помощи линейного ускорителя. Далее она влетит в кристалл, вдоль оси которого будет направлен луч лазера, сфокусированный в тонкий пучок. Он и придаст частице нужное ускорение.

Это, конечно, лишь схема. Скорость света в кристалле примерно в 1,5—2 раза ниже, чем в вакууме, а скорость самой частицы по отношению к кристаллу как бы... сверхсветовая — почти 300 ООО км/с. И тут вновь возникают проблемы — частица начинает излучать световой поток, движется, обгоняя собственный свет. Это явление (эффект Вавилова — Черенкова) способно свести на нет все ускорение, поскольку требует значительных затрат энергии.

Вам приходилось видеть мчащуюся на большой скорости моторную лодку? Она ведь тоже обгоняет собственные волны, а те разбегаются от нее гребнями (под углом к вектору скорости). Похоже на эффект Черенкова? Оказывается, вред можно обратить в пользу. Авторы доказали, что, если луч лазера направить на частицу под углом Черенкова, да еще правильно подобрать длину волны, процесс ускорения резко усилится. Практически все может произойти внутри кристалла на участке длиною всего в 1 см. Кристалл, естественно, после каждого импульса будет испаряться, но процесс ускорения к тому моменту, как уже было сказано, успеет закончиться. Как говорится, овчинка выделки стоит.

Но все же, каких размеров может быть такая установка? Необходимый для наших целей лазер займет, пожалуй, целое здание, а вот ускоритель, дающий частице первоначальный разгон, вполне уместится в однокомнатной квартире. Громоздко? Как сказать. Если сравнивать с обычными многокилометровыми ускорителями — данный комплекс покажется чуть ли не... карманным!

21