5.5.2. Атомная бомба

Если g < f и , то начавшаяся цепная реакция будет неуправляемой и закончится взрывом. Такая неуправляемая реакция была использована для военных целей в атомных бомбах. Величина L_k называется критическим размером и зависит от свойств ядерного горючего, имеющихся в нем примесей и геометрической формы. Часто пользуются понятием критической массы m_k: ,

где ρ - плотность используемого ядерного горючего.

5.5.3. Реакция синтеза атомных ядер

Проблема управляемых термоядерных реакций

Реакция синтеза лёгких ядер в более тяжёлые должны сопровождаться выделением большого количества энергии, так как удельная энергия связи ядер резко возрастает при переходе от ядер тяжёлого водорода (дейтерия и трития ) к литию и особенно к гелию . Поэтому реакция синтеза атомных ядер (образование из лёгких ядер более тяжёлых) может служить колоссальным источником энергии.

Например, при такой реакции синтеза: + (6.4)

выделяется энергия Q = 17,6МэВ, что составляет на один нуклон , а при делении ядра выделяется энергия ≈ 200МэВ, что составляет на один нуклон ≈ 0,84МэВ.

Для протекания реакций синтеза атомных ядер требуется температура порядка 10⁷К и выше. При таких температурах любое вещество находится в состоянии плазмы.

Неуправляемая термоядерная реакция впервые осуществлена в 1953 г. в СССР, затем в США. Это были взрывы водородных бомб. Взрывчатым веществом, в котором происходила реакция (6.4) является смесь дейтерия и трития, а запалом – атомная бомба, при взрыве которой возникает необходимая для протекания термоядерной реакции температура.

Проблема управляемого термоядерного синтеза не решена до сих пор.

Заключение

Такие световые явления как интерференция и дифракция ещё в прошлом веке объяснялись с помощью волновых представлений. Классические представления о свете как о волновом процессе были дополнены новыми взглядами, рассматривающими его как поток световых корпускул, квантов или фотонов. В результате возник так называемый корпускулярно – волновой дуализм, согласно которому одни оптические явления (фотоэффект, эффект Комптона) объяснялись с помощью корпускулярных представлений, другие (интерференция и дифракция) – волновых взглядов. С точки зрения обыденного сознания трудно было вообразить свет в виде своеобразного создания, объединяющего свойства корпускул и волн. Тем не менее, признание корпускулярно – волнового характера света во многом способствовало прогрессу физической науки.

Новый радикальный шаг в развитии физики был связан с распространением корпускулярно – волнового дуализма на мельчайшие частицы вещества - электроны, протоны и другие микрообъекты. В классической физике вещество всегда считалось состоящим из частиц, поэтому волновые свойства казались явно чуждыми ему. Тем более удивительным оказалось открытие наличия у микрочастиц волновых свойств. Экспериментально эта гипотеза была подтверждена наблюдениями явления дифракции электронов на кристалле никеля, т.е. типично волновой картины.

Тот факт, что поток электронов представляет поток мельчайших частиц вещества, знали и раньше, но то, что этот поток обнаруживает волновые свойства, образуя типичные явления интерференции и дифракции, подобно волнам света, звука и жидкости, оказалось полной неожиданностью для физиков.

В силу такой кажущейся противоречивости корпускулярных и волновых свойств датский физик Нильс Бор выдвинул принцип дополнительности для квантово – механического описания микрообъектов, согласно которому корпускулярная картина такого описания должна быть дополнена волновым альтернативным описанием.

Объединяя установленные к настоящему времени концепции двойственной природы света и корпускулярно – волнового дуализма микрочастиц, мы приходим к выводу, что дуализм материи представляет её фундаментальное свойство.