Открываются перспективы исследований электрических, оптических и упругих свойств различных веществ в таких магнитных полях, которые были раньше практически недостижимы."
В работах Сахарова и соавторов дается описание двух наиболее характерных взрывных генераторов: МК-1 (сжатие аксиального магнитного поля) и МК-2 (вытеснение магнитного поля из соленоида и последующее его сжатие стенками коаксиала).
Наипростейшей, с теоретической точки зрения, является система МК-1. — Внутри полого металлического цилиндра за счет импульса тока в соленоидальной обмотке создается магнитное поле. Снаружи цилиндра коаксиальный слой заряда взрывчатого вещества (ВВ). В этом заряде возбуждается сходящаяся цилиндрическая ударная волна. Момент взрыва выбирается так, чтобы сжатие цилиндра началось в момент максимального тока в соленоидальной обмотке, т.е. в момент максимального начального магнитного поля. Скорость сжатия стенок цилиндра свыше 1 км/сек; остановка движения происходит из-за противодавления магнитного поля. Величина магнитного поля обратно пропорциональна площади поперечного сечения цилиндра, поскольку магнитный поток в цилиндре остается постоянным. Это основано на явлении электромагнитной индукции: при движении цилиндра в радиальном направлении в его стенках возникают индукционные токи, которые, подчиняясь известному "правилу Ленца", стремятся не выпустить поле из внутренней области. При начальном поле в 30 тысяч гаусс уже в первых опытах было достигнуто поле в 1 млн гаусс, что соответствует уменьшению радиуса цилиндра примерно в шесть раз.
"Генератор МК-2 представляет особый интерес для получения сильных токов и очень больших энергий магнитного поля (с превращением в энергию магнитного поля до 20% энергии ВВ, при относительно высоких значениях магнитного поля до 2 млн. гаусс)."
"Практическое осуществление систем МК-2 с высокими характеристиками потребовало длительных исследований большого коллектива, которые в основном были закончены в 1956 году (первая конструкция генератора МК-2 создана в 1952 году, в 1953 году получены токи в 100 млн. ампер)."
Применение генераторов МК-2 для создания очень высоких начальных полей в генераторе МК-1 позволило получить сверхсильное магнитное поле в 25 млн. гаусс.
Магнитное поле оказывает давление на любую преграду, за которую не может проникнуть. Это давление магнитного поля можно использовать для всестороннего обжатия образца и изучения свойств различных веществ при сверхвысоких давлениях в условиях адиабатического сжатия, т.е. без ударного разогрева до десятков тысяч градусов. В некоторых новейших советских и американских публикациях сообщается о достижении методом МК давлений в несколько миллионов атмосфер при температуре образца не более 300 градусов Цельсия. Таким образом были изучены свойства кварца, корунда, а также водорода в попытке получить его в металлическом состоянии.
ЛИТЕРАТУРА
1. Академик И.В. Курчатов. "О возможности создания термоядерных реакций в газовом разряде", Москва, 1956 год.
2. А.Д. Сахаров, И.Е. Тамм. "Теория магнитного термоядерного реактора", в сб. "Физика плазмы и проблема управляемых термоядерных реакций", под ред. М.А. Леонтовича, Москва, 1958 год, т. 1. (Примечание: работа выполнена в 1951 году.)
3. Г. Бете. "Необходимость ядерной энергетики", "Успехи физических наук", 1976 год, т. 120, выпуск 3. (Перевод из журнала "Сайентифик Америкен", том 234(1), 1976 год.)
4. П.Л. Капица. "Плазма и управляемые термоядерные реакции", "Успехи физических наук", 1979 год, т. 129, вып. 4.
5. Дж. Ф. Кларк. "Следующий шаг в термоядерном синтезе: что это такое и как его делать", "Физика плазмы", 1980 год, т. 6, вып. 6.
6. Акад. А.Д. Сахаров, Р.З. Людаев, Е.Н. Смирнов, Ю.Н. Плющев, А.И. Павловский, В.К. Чернышев, Е.А. Феоктистова, Е.И. Жаринов, Ю.А. Зысин. "Магнитная кумуляция", "Доклады Академии наук (ДАН) СССР", 1965 год, т. 165, № 1.
7. А.Д. Сахаров. "Взрывомагнитные генераторы", "Успехи физических наук", 1966 год, том 88, вып. 4.
ЧАСТЬ II
Ю. Гольфанд
1. Теории элементарных частиц, из которых построена вся материя, а также вопросам космологии — проблемам возникновения и эволюции мира посвящен ряд работ А.Д. Сахарова. В этих работах Андрей Дмитриевич высказал несколько замечательных идей, касающихся наиболее общих физических принципов. Я попытаюсь дать общий обзор этих работ, не углубляясь в технические подробности, доступные лишь специалистам.
Теория элементарных частиц и космология переживают сейчас период бурного развития. По образному выражению И.Е. Тамма, они находятся на переднем крае современной физики. Гигантский прогресс экспериментальной техники позволил за сравнительно короткий отрезок времени (условно — двадцать лет) накопить множество новых опытных фактов. Некоторые из них несомненно должны рассматриваться как крупные открытия, заставляющие существенно пересматривать научные представления, казалось бы — весьма прочно установленные. Укажем некоторые примеры. В космофизике: реликтовые излучения, представляющие собой след процессов, происходивших в первые мгновения существования мира; открытие пульсаров — нейтронных звезд и, возможно, наблюдение черных дыр в двойных системах звезд (правда, по вопросу о черных дырах, насколько мне известно, мнения ученых несколько расходятся). В физике частиц: несохранение CP-четности, "очарованные" частицы, ипсилон — частицы, тяжелые лептоны. Список этих примеров далеко не полный и приведен лишь для иллюстрации.
Такой поток открытий весьма стимулирует теоретическую мысль, заставляя ее заново переосмысливать фундаментальные научные проблемы. При этом развитие теории отнюдь не подчинено прогрессу в эксперименте. Если бы теория лишь следовала за экспериментом, пытаясь объяснить новые данные, думаю, что никакое развитие науки было бы невозможно. Теория развивается по своим внутренним законам. При этом теоретическая картина мира часто оказывается неподтвержденной (а иногда и противоречащей) существующими в данное время экспериментальными данными. (Таких примеров было много. Один из наиболее ярких — общая теория относительности.) Тем не менее "хорошая" теория выживает и сама оказывает влияние на последующее направление экспериментальных работ. В дальнейшем теория и эксперимент в большей или меньшей степени приходят в согласие друг с другом.
В результате такого развития науки возникает весьма своеобразная картина. С одной стороны, формулируются весьма общие принципы, управляющие колоссальным множеством физических явлений. С другой стороны, возникают фундаментальные проблемы, решение которых в значительной степени меняет картину науки. Как правило, такие проблемы возникают там, где фундаментальные принципы вступают в противоречие друг с другом.
В физике частиц наиболее общие принципы имеют форму законов сохранения тех или иных физических величин. Решение некоторых весьма трудных задач иногда состоит в отказе от абсолютно точного выполнения закона сохранения.
В основе современной космологии лежит общая теория относительности Эйнштейна, то есть теория гравитационного поля. Структура гравитационного поля выражается в терминах геометрии четырехмерного пространства — времени или, как говорят, Мира. Такой геометрический подход отражает весьма глубокие свойства гравитационного поля. Хорошо известно, что все тела в поле тяжести Земли движутся по одинаковым траекториям, независимо от их массы. Отсюда видно, что движение в поле тяжести имеет геометрический характер. Теория относительности является далеко идущим обобщением этого факта. Из этой теории следует, что, пока гравитационное поле слабое (например, поле Земли в этом смысле весьма слабое), геометрия пространства мало отличается от геометрии Евклида. Когда же поле становится сильным, геометрия пространства-времени кардинально меняется. Одним из выводов теории относительности является то, что весь мир как целое возник в результате "Большого взрыва" примерно 10 миллиардов лет тому назад. В момент "Большого взрыва" и сразу после него геометрия пространства была весьма непохожа на то, что мы сегодня видим вокруг. Физические условия в то время тоже весьма отличались от земных — плотность вещества и температура были огромными (теоретически — бесконечными). Могли идти такие физические процессы, которые абсолютно невозможны в земных условиях и даже в недрах Солнца или обычных звезд.