Читаем book1975 полностью

Ядра, которые надо разрушать, представляют собой мишень столь малых размеров, что человеческое воображение с трудом может их себе нарисовать. Радиус мишени равен примерно стомиллиардной доле миллиметра. Чтобы поразить эту мишень, нужны весьма интенсивные потоки частиц, так как лишь очень небольшому числу из них удастся попасть в ядро.

Вначале ускорители частиц («атомная артиллерия») представляли собой сравнительно небольшие приборы, помещавшиеся в обычной физической лаборатории. Это не то, что современный ускоритель—огромная и сложная установка, занимающая большую территорию и потребляющая энергию в таких масштабах, какие известны не многим заводам.

Простейшим ускорителем является всем известная радиолампа. Накаленная нить ее катода испускает электроны. Если к аноду лампы приложить напряжение примерно в сотню вольт, то между катодом и анодом образуется электрическое поле, которое ускоряет электроны — сообщает им энергию. Энергия такого ускорителя, как радиолампа, составляет несколько сот вольт, или электронвольт, как принято говорить. В кинескопе телевизора электроны ускоряются уже до энергии в несколько тысяч электронвольт. Обычная рентгеновская трубка требует еще более высокой энергии. Тут речь идет уже о десятках тысяч и даже сотнях тысяч электронвольт. Но «атомной артиллерии» и такие энергии недостаточны. Ее снаряды достигнут цели, лишь получив ускорение во много миллионов раз. Вот почему так необходимо было создать высоковольтные установки, в которых можно получать заряженные частицы большой энергии и разгонять их в вакуумной трубке, прикладывая к электродам большую разность потенциалов.

Впервые в нашем институте разрабатывал конструкцию электростатической машины Н. Н. Семенов Он сделал много в этом направлении, но увлекся другой важной областью науки — химической физикой, где добился выдающихся результатов, и его машина не была доведена до конца. Впоследствии такая машина, основанная на идее изменения электрической емкости, была построена в Америке известным физиком Ван де Граафом.

Основной элемент электростатического генератора Ван де Граафа — большой полый сферический электрод, изолированный от земли. В полость электрода входит бесконечная движущаяся лента и передает, ему электрический заряд, который она несет на коронирующих остриях, другая сторона ленты заряжается от постоянного внешнего источника. При движении часть ленты, получившая низковольтный заряд, уменьшает емкость и повышает свой потенциал. На сферической поверхности электрода можно получить напряжение в миллион вольт. Генераторы такого типа применяют по сей день, но у них низкий коэффициент полезного действия, и поэтому уже в тридцатые годы стали изыскивать новые типы приборов для получения высокого напряжения.

А. Ф. Иоффе задумал конструкцию электростатического генератора (ускорителя), основанного Пй том же принципе, но вместо движущейся ленты предложил использовать жесткий ротор. Это позволяло значительно увеличить скорость переноса зарядов и получить гораздо большие значения токов.

В те времена специальных конструкторских бюро, разрабатывающих, как сегодня, установки для Исследовательских работ, не существовало. Мы все проектировали сами. Изучали разные варианты электростатических генераторов с жестким ротором. Проблем было много — и частных, и более общих; занимались различными видами электрической изоляции, исследовали генераторы, заполняя изолирующие промежутки то жидкими, то твердыми диэлектриками, газом под давлением или создавали там вакуум. Работа по подбору веществ для высоковольтной изоляции принесла важные результаты.

Самым хорошим изолирующим материалом оказались газы, а среди них лучшим по своим электрическим, химическим и другим характеристикам шестифтористая сера, которой мы дали имя «элегаз», то есть электрический газ.

Элегаз во многом по своим свойствам превосходил и воздух, и азот, и углекислоту, которыми до того заполняли электрические установки. Поэтому, кроме выводов для основной работы, был сделан еще один: нужно использовать элегаз в промышленных высоковольтных устройствах. И вот параллельно с работой над ускорителем мы (М. В. Гликина, В, М. Гохберг и я) в содружестве с инженерами ленинградских предприятий в течение нескольких лет конструировали и внедряли в промышленность новые высоковольтные устройства.

Мы вели изыскания для нужд «высокой теории» — стремились создать мощный высоковольтный иоточник энергии для исследований по ядерной физике, Прежде всего нам предстояло найти такой диэлектрик, который позволил бы иметь самые малые промежутки между электродами и наибольшую начальную емкость при высоком напряжении. И на первых же порах pабота на «чистую науку» дала много ценного народному хозяйству.