Электричество шаг за шагом

Один из примеров — ускорители ядерных частиц, гигантские электронные или протонные приборы. Крупный гамбургский ускоритель ДЕЗИ (недавно он был мировым чемпионом, но сегодня это уже рядовой инструмент, один из нескольких) расположен в подземных аппаратных залах и кольцевом туннеле. Кольцо очень большое, его диаметр 2 километра, то есть длина кольца более 6 километров. В нём проходят две кольцевые вакуумные камеры — две металлические трубы диаметром несколько сантиметров, в одной ускоряется пучок электронов, в другой в противоположную сторону разгоняют пучок протонов. Сверхпроводниковые электромагниты, расположенные вдоль кольца, сжимают пучки частиц до десятых долей миллиметра, удерживают их в центре камеры и заодно слегка отклоняют от прямой, формируют кольцевую траекторию. Разгоняет частицы внешнее электромагнитное поле, и частоту его постепенно увеличивают — в протонной камере до 500 мегагерц и в электронной до 50. В итоге за 20-минутный цикл ускорения частицы набирают околосветовую скорость и очень большой запас энергии. В нужный момент и в нужном месте встречные пучки частиц отклоняют магнитным полем, направив их друг на друга. Частицы сталкиваются, создавая главный продукт всей операции — огромное количество осколков — частиц, родившихся уже после столкновения, на лету.

Теперь вступает в дело другой важнейший агрегат ускорительного комплекса — детектор, он должен обнаружить родившиеся новые частицы, получить первые сведения о них. Связав в своё время слово «детектор» с миниатюрным полупроводниковым диодом, трудно представить себе, что детектор ускорителя ДЕЗИ — сооружение с трёхэтажный дом. Это тоже своего рода электронный прибор, его размеры 12 х Ю х 15 метров, и весит он 28 тысяч тонн, больше, чем 30 больших самолётов. Частицы, родившиеся при столкновении пучков, поочерёдно попадают в две большие цилиндрические камеры детектора, одна заполнена газом, другая жидкостью. Вдоль камер натянуты десятки тысяч тонких проволочек, на каждую пару подано напряжение. Главная задача детектора — ничего не упустить, главный метод — регистрация импульсов тока, они возникают, когда частица проскакивает между проволочками, ионизируя газ или жидкость. Сильное поле большого сверхпроводникового электромагнита (в его охлаждающей системе 15 тонн жидкого гелия) отклоняет частицы, их траекторию можно вычислить, зная, между какими проволочками пролетела частица. Собрав и обработав всю эту огромную информацию, пытаются представить себе подробности столкновения частиц и последующих событий, получить новые сведения о глубинном строении материи. Так, на ускорителе ДЕЗИ было подтверждено предположение теоретиков о единой природе электромагнитного и слабого взаимодействий (Т-20).

Последнее столетие принесло человечеству великие научные открытия: атомная энергия, выход в космос, целый мир новых материалов, расшифровка генетического кода, антибиотики. Во всем этом, конечно, прежде всего талант и настойчивость армии исследователей. Но ещё и совершенство их вооружения — исследовательских установок и инструментов, в значительной мере электронных.

ВК-261.Даже если создание водородного реактора завершится успешно, уйдёт, видимо, ещё полвека, чтобы сменить всю мировую энергетическую систему. Так что с нынешним топливом предстоит ещё долго иметь дело, и стоит подумать о том, чтобы сделать эти взаимодействия более полезными. Например, ещё не всё сделано для получения из угля жидкого топлива и газа. Для сжигания угля в кипящем слое — в потоках воздуха. И для получения из угля ценных химических продуктов и строительных блоков.