Охота за кварками

"С помощью спнхротронного излучения биологам впервые удалось увидеть, как изменяется структура живой мышцы в процессе сокращения. Химикам оно помогает исследовать механизм каталитических реакций. Физики уже убедились, что смогут теперь детально изучить причины структурных искажений в металле, процессы горения и динамику превращений в полимерах. В электронной промышленности это излучение позволяет перейти к производству интегральных микросхем с субмикронными размерами рабочих элементов. Отсюда - возможность разместить на том же участке кристалла в сотни раз больше элементов, соответственно выиграв в производительности и эффективности электронных устройств..."

X. Колумб искал Индию с ее несметными сокровищами: бриллиантами, алмазами, золотом. Позднее потомки X. Колумба - конкистадоры - искали в Америке Эльдорадо - страну сказочного богатства и чудес. Сооружая все новые ускорители, познавая новые тайны микромира, физики надеются найти свое эльдорадо - энергетическое.

Заем под большие проценты

Глубоко неправы те, кто считает, что исследования элеменгарныл частиц якобы подчиняются "закону убывающего плодородия". В одном из обзоров Л. Окунь обсуждает необходимость всемерных поисков новых стабильных тяжелых частиц. И добавляет: "Открытие "месторождения" отрицательно заряженных тяжелых частиц могло бы иметь не только научный интерес. Оно могло бы совершить перепорот з энергетике... Если бы удалось найти хотя бы несколько килограммов Х-частиц, то это могло бы решить нее энергетические проблемы человечества".

Да, энергетическая проблема после борьбы за мир самая для человечества важная. И решить ее могут только физики. И кто знает, может, со временем слова "кварковая энергетика" стану! такими же привычными, как сейчас слова "энергетика атомная"!

Детали, подробности того, как может быть по-новому решена энергетическая проблема, пока неясны. Точно так же можно стоять перед закрытым сейфом и, зная, что там спряшны большие деньги, не знать той комбинации цифр, которая ведет к богатству.

Это будущее. А сейчас перед физикой стоит вполне конкретная задача обуздать термоядерный синтез.

Проблема эта уже давно разрешена природой. Солнечный реактор работает уже около десяти миллиардов лет. На Солнце плазму в узде держат силы тяготения.

Чем их заменить в земных условиях?

В 1950-1951 годах в СССР и одновременно в США была высказана ставшая ныне широко известной мысль - использовать для удержания плазмы магнитное поле. Эта идея была быстро реализована. Казалось, термояд вскоре удастся запрячь в энергетическую упряжь.

Не тут-то было! Академик Л. Арцимович, создатель "Токамаков", проложивших путь бурному прогрессу в этой области, недаром любил повторять такую присказку:

"Термоядерная энергия - это одноколесный велосипед:

все знают теоретически, что на нем можно ездить, но на практике все падают".

Вот уже три десятка лет сражаются с термоядом физики всей планеты. Уж сколько раз энтузиазм сменялся унынием. Сейчас работа идет по многим направлениям:

к делу привлекаются и лазеры, и электронные, и ионные пучки частиц. Но все эти подходы к термоядерному синтезу можно сравнить с лобовой атакой. А нет ли обходных путей?

Есть! Это катализ реакций ядерного синтеза с помощью мю-мезонов.

Дело вот в чем. Отрицательно заряженные мюоны могут замещать в атомах электрон, образуя мезоатомы.

Мезоны в две сотни раз тяжелее электронов, поэтому мюонные "орбиты" расположены очень близко к ядру.

Особенно интересны свойства мезоатомов водорода и его изотопов дейтерия и трития. Тут заряд ядра полностью "экранируется" зарядом мезона. Получается нечто электрически нейтральное, подобное нейтрону. Как следствие, мезоатом водорода "свободно" проникает через электронные оболочки атомов, может подходить на близкие расстояния к ядрам, может стать катализатором ядерных реакций.

Здесь начинаются тонкости катализа, и в подробности того, как можно было бы осуществить термоядерный синтез с помощью мюонов, мы не будем вдаваться. Укажем лишь на преимущества нового подхода перед "классическим термоядом".

Тут, оказывается, не нужны температуры в десятки миллионов градусов, не нужны и хитроумные магнитные поля. Мезонный реактор представляет собой просто сосуд с газом - смесью дейтерия и трития, в который впрыскиваются мюоны.

Размеры сосуда зависят от давления газа, и при давлении в десятки атмосфер диаметр реактора составит около десяти сантиметров. Карманный реактор?!

Да, и на его основе можно было бы, к примеру, сделать термоядерный автомобильный двигатель!..

В чем состоят трудности такого "холодною термояда"? Только в том, что пока нет дешевого источника мю-мезонов. И он должен быть не только экономичным, но, главное, компактным, не то что используемые сейчас гиганты - ускорители. (Минимальная энергия, необходимая для получения мюонов, - 100 МэВ.)

Так вновь - в который раз! - мы убеждаемся, что исследования физики элементарных частиц хотя и требуют от человека порой немалых жертв, но со временем могут окупиться сторицей. И идущие на них большие средства - это заем под большие проценты.