История плазмы. Само понятие
 Скачать 18.11 Kb.
|
|
Древние философы полагали, что мир состоит из четырёх стихий: земли, воды, воздуха и огня. Можно сказать, что это положение с учетом некоторых допущений укладывается в современное представление о четырёх агрегатных состояниях вещества, причём плазме соответствует огонь. Период становления физики плазмы как науки за ее недолгую историю оброс мифами и легендами.Дата рождения физики плазмы и происхождение слова «плазма» являются предметом споров. Само понятие Плазма ввел сэр Уильям Крукс (Sir William Crookes, 1832–1919) в 1879 г. для описания ионизованной среды газового разряда [25] Его исследования послужили основой для всей последующей работы по изучению плазмы..Обложка одного из перых изданий знаменитой лекции Крукса показана на рис. 3. Днем рождения физики плазмы следует считать 21 июня 1928г. В этот день статья была принята в печать Ирвингом Ленгмюром. Как указывал сам Ленгмюр, о существовании плазменных электронных колебаний догадывался Артур Дитмер (Arthur F. Dittmer) [29]. Также они были обнаружены Франсом Пеннингом (Frans Michel Penning) в 1926 г. [30; 31]. Но История распорядилась так, что плазменные электронные колебания называют ленгмюровскими. По праву. По одной из версий Сам термин плазма относился к крови(кровь без красных кровяных телец) введен в 19 веке чешским медиком Яном Пуркине. Якобы Ленгмюром двигало сходство между тем, как плазма крови переносит красные и белые кровяные тельца, а в ионизованном газе перемещаются электроны и ионы. Другая версия [16], строится на гипотезе, что Ленгмюр находился под впечатлением удивительной способности тлеющего разряда принимать форму сосуда, где поджигался разряд. По этой версии, слово плазма происходит от греческого πλάσµα, что значит mold (mould), т. е. формовать, принимать форму, или jelly, т. е. желе. Ленгмюр и его коллега Тонкс пишут, что при колебаниях электронов положительные ионы ведут себя как твердое желе (rigid jelly) с однородной плотностью положительного заряда, т. е. создают неподвижный нейтрализующий фон. Токомак – тороидальная камера с магнитными катушками. тороидальная установка для магнитного удержания плазмы с целью достижения условий, необходимых для протекания управляемого термоядерного синтеза. Данная установка была впервые разработана Лаврентием в 1950 и создана в СССР . Термин «токамак» был придуман в 1957 году[3] Игорем Николаевичем Головиным, учеником академика Курчатова. Первоначально он звучал как «токамаг» — сокращение от слов «тороидальная камера магнитная», но Н. А. Явлинский, автор первой тороидальной системы, предложил заменить «-маг» на «-мак» для благозвучия[4]. Позже это название было заимствовано многими языками. Тезхнический “Бум” токомаков начался, когда в институте Курчатова получили температуру в Токомаке 11,6 млн С (для сравнения 15,6 млн С температура ядра солнца). Термоядерный реактор работает на топливе, состоящем из смеси дейтерия и трития, которое необходимо нагреть до температуры свыше 150 млн °C. При таких колоссальных температурах ядра изотопов водорода сталкиваются и, преодолевая кулоновский барьер, сливаются, образуя ядра атомов гелия. В результате каждого акта такого синтеза должно выделиться 17,6 МэВ = 204 230 млн С.  Физика космической плазмы Плазменную природу имеют процессы переходов энергии из одних состояний в другие, составляющие суть активных процессов на звездах и окружающих их планетах. Сколько времени живут звезды и как заканчивается их жизнь: чем массивнее звезда, тем ярче она светит и быстрее сжигает свое ядерное горючее. Если звезды типа Солнца живут около 10 миллиардов лет, то гиганты, которые в 10 раз массивнее, полностью сгорают всего за 25 миллионов лет. А вот карлики с массой в половину солнечной должны жить почти 100 миллиардов лет — много больше нынешнего возраста Вселенной. В процессе формирования каждая звезда проходит через два характерных этапа — быстрого и медленного сжатия протозвезды. Быстрое сжатие — это практически свободное падение вещества протозвезды к ее центру. На этом этапе безраздельно царствует гравитация. И хотя при сжатии газ должен был бы нагреваться, его температура почти не меняется: избыток тепла уходит в виде инфракрасного излучения, для которого рыхлая протознезда совершенно прозрачна. Так проходит около 100 тысяч лет, в ходе которых размер протозвезды сокращается в 100 тысяч раз, а плотность вещества возрастает в миллионы миллиардов раз — от почти полного вакуума до плотности комнатного воздуха. И вот наступает момент, когда уплотнившаяся протозвезда становится непрозрачной для собственного инфракрасного излучения. Отвод тепла резко снижается, а продолжающееся сжатие газа приводит к его быстрому нагреву, давление возрастает и уравновешивает силу тяжести. Теперь протозвезда может сжиматься не быстрее, чем позволяет медленное охлаждение с поверхности. Эта фаза длится несколько десятков миллионов лет, но за это время размер будущей звезды уменьшается только раз в десять, а вещество сжимается примерно до плотности воды. Многих удивит, что средняя плотность Солнца составляет 1,4 г/см3 (ровно как плотность воды в Мертвом море), а в центре она приближается к 100 г/см3, но, несмотря на это, солнечное вещество все равно остается газом, точнее - плазмой. Когда температура в недрах протозвезды достигает нескольких миллионов, начинаются термоядерные реакции: водород превращается в гелий с выделением тепла, которое компенсирует его потерю с поверхности. Сжатие прекращается - протозвезда стала звездой. |