Олег Фейгин - Цепная реакция. Неизвестная история создания атомной бомбы
В процессе ускорения-торможения лишь около 1 % кинетической энергии электрона идет на рентгеновское излучение; остальная энергия превращается в тепло.
Симметрия – преобразование физической системы, которое оставляет проявление системы неизменным (например, вращение совершенной сферы относительно ее центра оставляет сферу неизменной); преобразование физической системы, которое не влияет на законы, описывающие систему.
Сильное взаимодействие – самое сильное из известных фундаментальных взаимодействий элементарных частиц. Является обменным и проявляется внутри атомных ядер.
Слабое взаимодействие — одно из фундаментальных обменных взаимодействий с участием всех элементарных частиц, проявляющееся в явлении радиоактивности. В слабом взаимодействии нарушаются пространственная четность и зеркальная симметрия.
Специальная теория относительности (СТО), или частная теория относительности – дальнейшее развитие принципов классической механики и электродинамики, обобщающее их для тел, движущихся со субсветовыми скоростями. В случае сравнительно (со скоростью света) малых скоростей перемещения уравнения СТО переходят в свои классические аналоги. СТО вводит понятие нового континуального многообразия – четырехмерное пространство-время, где и описываются все события релятивистской физики.
Спин — собственный момент количества движения микрочастицы, не связанный с ее перемещением как целого; может быть целым или полуцелым в единицах постоянной Планка.
Стационарное состояние – устойчивое состояние квантово-механической системы, когда все характеризующие ее параметры не зависят от времени.
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.
Электромагнитное излучение (электромагнитные волны) – распространяющееся в пространстве возмущение электромагнитного поля в виде взаимосвязанных друг с другом магнитного и электрического полей. В состав электромагнитного излучения входят жесткое, или гамма-излучение, рентгеновское, ультрафиолетовое, видимый свет, инфракрасное излучение и радиоволны. Электромагнитное излучение способно распространяться в пространстве, свободном от вещества, – вакууме и в некоторых конденсированных средах. Оно экранируется проводящими поверхностями, генерируется и принимается на специальные системы проводников – антенны.
Электрон – стабильная элементарная частица с наименьшим отрицательным электрическим зарядом, как фермион подчиняющаяся статистике Ферми – Дирака. Электрон является первой элементарной частицей, открытой в физике (Дж. Дж. Томсон, 1897); соответствующая ему античастица – позитрон – была открыта в 1932 г. Электрон относится к классу лептонов, т. е. частиц, не проявляющих сильного взаимодействия, в то же время он участвует в электромагнитном, слабом и гравитационном взаимодействиях. Электроны могут возникать при распаде отрицательно заряженного мюонов, бета-распаде и других реакциях между элементарными частицами. Электроны входят в состав всех атомов и молекул, определяя их оптические, электрические, магнитные и химические свойства. Удаление электрона из нейтрального атома или молекулы на бесконечность приводит к появлению положительного иона, а присоединение электрона – к возникновению отрицательного иона.
Элементарные частицы – субъядерные микрочастицы. Бóльшая их часть (а их известно более 350) является составными системами.
Элементарные частицы участвуют в электромагнитном, слабом, сильном и гравитационном взаимодействиях (практически не наблюдается). Все элементарные частицы разделяют на три основные группы. Первую составляют так называемые бозоны – переносчики электрослабого взаимодействия во главе с фотонами – квантами электромагнитного излучения с нулевой массой покоя и световой скоростью распространения электромагнитных волн в вакууме.
