Читать «Научные идеи А.Д. Сахарова сегодня» онлайн - страница 17

Так или иначе, но мы видим, что задачи в сфере управляемого термоядерного синтеза, поставленные Сахаровым 60 лет назад, остаются сегодня более чем актуальными.

Мюонный катализ и холодный ядерный синтез

Сам термин "мюонный катализ" введён Сахаровым в закрытом отчёте "Пассивные мезоны" 1948 г., рассекреченном в 1990 г. и впервые опубликованном в Собрании трудов (сноска 7). Дальнейшая разработка Сахаровым этой темы — в совместной с Я.Б. Зельдовичем работе "О реакциях, вызываемых мю-мезонами в атоме водорода" (ЖЭТФ 32 (4), с. 947—949, 1957 г.).

Как уже говорилось, слияние (синтез) положительно заряженных ядер лёгких элементов дейтерия и трития с выделением при этом ядерной энергии затруднено кулоновским отталкиванием электрически одноимённо заряженных ядер. В свою очередь, атомы водорода и его изотопов нейтральны и с лёгкостью сближаются до расстояний, равных размеру орбиты электрона, которая в сто тысяч раз больше размера ядра. Дальнейшее сближение ядер — внутри атома, где уже нет экранирующего поля отрицательно заряженного электрона, оказывается в обычных условиях невозможным, поэтому моря и океаны не взрываются, и Земля не становится маленьким Солнцем (необычные условия, влекущие термоядерный синтез, когда ядра сближаются благодаря их тепловой кинетической энергии, удалось искусственно создать в водородной бомбе и делаются попытки создать их в "Токамаках" — см. выше).

Мю-мезон — частица во всём аналогичная электрону, но с массой в 207 раз больше и быстро распадающаяся, её время жизни одна миллионная доля секунды. Однако за свою недолгую жизнь она может успеть соединиться с протоном или его изотопом и образовать нейтральный атом (мезоатом), подобный водороду, но размером в 207 раз меньше водорода. Соответственно во столько же раз уменьшается расстояние, на которое, не испытывая кулоновского отталкивания, может приблизиться к положительно заряженному ядру мезоатома внешнее положительно заряженное ядро. Дальнейшее слияние ядер с выделением энергии происходит благодаря эффекту квантового туннелирования через кулоновский барьер.

Таким образом можно в принципе осуществить ядерный синтез при комнатной температуре, т.е. без разогрева дейтериево-тритиевой смеси. Идея невероятно простая, её практическое выражение состоит в том, что запуская пучок мю-мезонов в смесь изотопов водорода, можно получить реакцию ядерного синтеза с выделением полезной энергии. Как пишет Сахаров в своих "Воспоминаниях", вероятно, именно по причине написания этого Отчёта 1948 года его тогда включили в группу И.Е. Тамма по разработке водородной бомбы.