Цепная реакция. Неизвестная история создания атомной бомбы

Теоретическая физика – теоретический способ описания окружающей объективной реальности, при котором с теми или иными природными явлениями сопоставляется определенная математическая модель. В своей основе теоретическая физика содержит абстрагированные образы, вытекающие из экспериментальных данных, являясь при этом совершенно самостоятельным методом изучения материальной природы. Область ее интересов охватывает всю физику и смежные науки с учетом последних достижений прикладной математики и математической физики. В своих методах теорфизика исходит из высочайшей эффективности математического описания природных и искусственных явлений, изучая не столько свойства неких реальных процессов, сколько свойства их математических моделей. Наиболее ценным продуктом теорфизики являются новые физические теории. Два основных направления приложения теорфизических исследований – объяснение известных физических процессов и предсказание новых, еще не открытых наукой природных явлений, реальность которых затем проверяется опытным путем. Одной из высших целей теоретической физики является создание «теории всего» в виде единой системы уравнений, объединяющей все известные частицы и силы.

Тепловое излучение – электромагнитное излучение непрерывного спектрального состава, испускаемое нагретыми телами. Основной математической моделью теплового излучения служит абсолютно черное тело, описываемое классическими законами Стефана – Больцмана, Кирхгофа и Вина, а также квантовым законом Планка. Тепловое излучение вместе с конвекцией и теплопроводностью является одним из основных видов переноса тепла. Важную роль в физике играет понятие равновесного теплового излучения как находящегося в термодинамическом равновесии с веществом.

Ультрацентрифугирование – технология, основанная на применении ультрацентрифуг, устройств для разделения сыпучих тел или жидкостей различного удельного веса и отделения жидкостей от твердых тел путем использования центробежной силы. При вращении в центрифуге частицы с наибольшим удельным весом располагаются на периферии, а частицы с меньшим удельным весом – ближе к оси вращения. Газовые центрифуги со скоростью вращения около 60 000 об./мин применяются для разделения изотопов урана, находящихся в газе – гексафторида урана. Впервые эта технология была разработана в Германии, во время Второй мировой, но промышленно нигде не применялась до начала 50-х гг. прошлого века. Если газообразную смесь изотопов пропускать через высокоскоростные центрифуги, то центробежная сила разделит более легкие или тяжелые частицы на слои, где их и можно будет собрать. Большое преимущество центрифугирования состоит в зависимости коэффициента разделения от абсолютной разницы в массе, а не от отношения масс. Центрифуга одинаково хорошо работает и с легкими, и с тяжелыми элементами. Степень разделения пропорциональна квадрату отношения скорости вращения к скорости молекул в газе. Отсюда очень желательно как можно быстрее раскрутить центрифугу. Типичные линейные скорости вращающихся роторов – 250–350 м/с, и более 600 м/с – в усовершенствованных центрифугах. По сравнению с газодиффузионными установками этот метод имеет уменьшенное энергопотребление и большую легкость в наращивании мощности. В настоящее время газовое центрифугирование – основной промышленный метод разделения изотопов.

Цепная ядерная реакция – последовательность единичных ядерных реакций, каждая из которых вызывается частицей, появившейся как продукт реакции на предыдущем шаге последовательности. Примером цепной ядерной реакции является цепная реакция деления ядер тяжелых элементов, при которой основное число актов деления инициируется нейтронами, полученными при делении ядер в предыдущем поколении.

Фермионы (ферми-частицы) – микрочастицы с полуцелым спином, подчиняющиеся статистике Ферми – Дирака.

Флуктуация – случайное отклонение некоторой физической величины от заданного (в экспериментах) или среднего (в природе) значения. Среди флуктуаций встречаются: квантовые – в силу фундаментальных свойств материи, термодинамические – неустойчивости потоков тепла, броуновское движение – молекулярные тепловые перемещения.

Фотон – безмассовая элементарная частица, квант электромагнитного излучения или света, способная существовать только двигаясь со скоростью света. Электрический заряд фотона равен нулю. Фотон может находиться только в двух спиновых состояниях с проекцией спина на направление движения (спиральностью) ±1. Этому свойству в классической электродинамике соответствует круговая правая и левая поляризация электромагнитной волны. Фотону как квантовой частице свойственен корпускулярно-волновой дуализм, он проявляет одновременно свойства частицы и волны. Фотоны являются переносчиками электромагнитного взаимодействия между двумя электрическими зарядами. Фотон – самая распространенная по численности частица во Вселенной. На один нуклон приходится не менее 20 млрд фотонов.