Чудо Z-машина. Изобретения. Познавательные статьи и необычные фотографии.

E-mail:
Пароль:
	Запомнить
	Войти
	Амнезия? Я новичок

Чудо Z-машина

Рекорд скорости для алюминиевой фольги: 34 километра в секунду

Чудо Z-машина: Рис.1
Исследователь из Национальной лаборатории «Сандия» Маркус Кнудсон на фоне Z-машины; он держит в руке (крупным планом справа внизу) выстреливаемый «снаряд» (flyer plate). Фото с сайта www.physorg.com

Кусочек алюминиевой фольги размером 30 х 15 мм и толщиной 0,85 мм разогнали до такой бешеной скорости меньше чем за одну секунду. Для этого потребовалась Z-машина (Z Machine), установленная в Национальной лаборатории «Сандия» (США).

Этот рекорд скорости — 34 км в секунду — на четыре километра выше скорости, с которой летит Земля по своей орбите вокруг Солнца (ее скорость 30 км/с). В 50 раз быстрее винтовочной пули. Ускорение при старте достигло чудовищных 1010g. Зачем это нужно? Ну, например, чтобы понять, что происходит в глубинах Сатурна, Юпитера и других газовых гигантов, чтобы ускорить разработку технологий управляемого термоядерного синтеза или, наконец, чтобы создать инструмент проверки состояния лежащего на складах ядерного оружия не устраивая реальных ядерных взрывов.

Пластинка, выстреливаемая Z-машиной, попадает в цель, пролетев всего 5 мм. Возникающая при этом ударная волна создает давление в 15 миллионов атмосфер, благодаря чему твердые тела превращаются в жидкость.

Если в перекрестии прицела Z-машины оказывается, например, капсула с дейтерием, ученые получают дополнительный набор сведений, необходимых для постройки установки управляемого термоядерного синтеза. Поместив в приемник капсулу с водородом, можно представить себе, как ведет себя это вещество и его изотопы в недрах Юпитера или Сатурна, где давление может достигать от одного до пятидесяти миллионов атмосфер. До последнего времени астрономам приходилось выводить эти данные «на кончике карандаша». Сейчас в их распоряжении появились реальные данные, которые удалось получить, не отправляя к газовым гигантам дорогостоящих космических экспедиций.

Чудо Z-машина: Рис.2
Схема экспериментальной конфигурации для разгона «снаряда» (flyer plate) в Z-машине (высота катода 5 см); справа — схема «снаряда» и мишеней (высота панели 3,75 см). Изображение с сайта www.sandia.gov

Главная проблема, стоящая перед экспериментаторами, заключается в том, чтобы за короткий отрезок времени разогнать хрупкий кусочек фольги с десятикратными перегрузками, не испарив его при этом. Решается эта проблема, как пишет PhysOrg, за счет точного контроля электромагнитного пучка, с помощью которого и происходит разгон «снаряда». Вместо того чтобы послать фольгу в цель одним мощным ударом (после чего от кусочка не останется и следа), по нему бьют короткими, но с каждым разом все более мощными «очередями», паузы между которыми составляют всего 300 наносекунд.

Чудо Z-машина: Рис.3
"Центр" высоких энергий Z-машины

Это стало возможным после недавней модернизации Z-машины. Если в старой версии агрегата генератор магнитного поля приводился в действие единственным лазером, одновременно «включавшим» ток в 36 кабелях, то теперь его место заняли 36 выделенных лазерных переключателей. Ожидается, что после следующей модернизации, которая состоится в будущем году, Z-машина станет еще в 1,5-1,7 раза быстрее и скорость полета кусочка фольги будет достигать 45-50 километров в секунду. Предыдущий рекорд скорости, поставленный два года назад, составлял «всего» 21 километр в секунду.

Достигнута температура +2 000 000 000 градусов!

Чудо Z-машина: Рис.4

Почему эта плазма такая горячая? Физики пока не могут дать определенного ответа. Однако уже точно известно, что "Z-машина", создала неожиданно горячую плазму. Температура плазмы превысила два миллиарда Кельвинов, и она стала самым горячим веществом, когда-либо существовавшим на Земле за всю ее историю. На короткое время она была даже горячее, чем внутренние части звезд. В ходе эксперимента на "Z-машине", которая изображена на фотографии выше, высокая температура создается при пропускании электрического тока силой 20 миллионов ампер через маленькую область, которая затем сжимается магнитным полем. Во время неожиданно сильного управляемого взрыва за несколько долей секунды мощность выделения энергии в "Z-машине" более чем в 80 раз превысила мощность электроэнергии, потребляемой во всем мире. Эксперименты на "Z-машине" помогают объяснить физику солнечных вспышек, разработать проекты более эффективных термоядерных электростанций, определить последствия воздействия экстремальных температур на вещество и собирать данные для компьютерного моделирования ядерных взрывов.

Чудо Z-машина: Рис.5
Излучение плазмы во время опыта