по популярности / по алфавиту

эксперт
Научные и НФ-комиксы на Реакторе

Михаил Заславский: Парадоксальный взгляд комиксиста может подтолкнуть ученых к открытию

«Взрослые и увлекательные комиксы будут следовать за главными событиями науки и дополнят картину мира для интеллектуалов»

подробнее
Саровские ученые установили рекорд сжатия вещества

Саровские ученые установили рекорд сжатия вещества

Автор:

Фото: Сергей Трусов

Дата: 3 апреля 2017 17:35

В конце 2016 года физики из РФЯЦ-ВНИИЭФ и Российской академии наук установили мировой рекорд сжатия вещества: 100 млн атмосфер в дейтерии. Ведущий научный сотрудник Института экспериментальной газодинамики и физики взрыва (ИФВ) РФЯЦ-ВНИИЭФ Михаил Мочалов рассказал о значении научного открытия и перспективах применения результатов газете «Страна Росатом».

— Метод квазиизэнтропического сжатия газов с использованием кумуляции энергии в устройствах цилиндрической и сферической геометрии и оборудование для этих исследований были созданы во ВНИИЭФ в 1960-е годы под руководством члена-корреспондента АН СССР Самуила Кормера. Метод позволяет исследовать свойства легких, благородных газов. Сегодня мы можем создавать давление до 100 млн атмосфер в гелии и дейтерии с помощью мощных ударных волн в мишенях сантиметровой толщины.

Для генерации волн мы применяем химические взрывчатые вещества массой до 100 кг. Прочная стальная оболочка помещается в заряд и заполняется газом под давлением в несколько сотен атмосфер. Взрывчатое вещество одновременно детонирует по всей наружной поверхности. После взрыва в газе формируется сравнительно слабая первая ударная волна. После достижения центра она отражается и вторично проходит по уже сжатому и нагретому газу. Таким образом во внутренней полости с газом формируется серия ударных волн, которые сжимают и нагревают его. Движение оболочки к центру происходит до тех пор, пока возрастающее давление внутри исследуемой плазмы ее не остановит. В этот момент и достигается максимальное сжатие.

Для регистрации фаз движения оболочки, сжимающей исследуемое вещество, используется мощное рентгеновское излучение трех бетатронов. Средняя плотность сжатой плазмы определяется по радиусу оболочки в момент ее остановки с учетом исходного размера. Давление и температура плазмы определяются с помощью газодинамического расчета.

Изучение состояний вещества с необычайно высокой концентрацией энергии важно как для фундаментальной науки, так и для оборонной тематики. Физика высоких плотностей энергии также лежит в основе современного понимания эволюции Вселенной и ее астрофизических объектов под действием гравитационных сил и термоядерных энерговыделений. К большому сожалению, нет четкого понимания структуры даже ближайших к нам планет Солнечной системы, таких гигантов, как Юпитер или Сатурн. По теоретическим оценкам, плотность вещества в центре Юпитера может достигать 23 г/см³ при давлении порядка 70 млн атмосфер. Юпитер в основном состоит из водорода и гелия, Сатурн на две трети состоит из водорода. Неудивительно, что к изучению свойств водорода и гелия ученые всегда проявляли повышенный интерес. Для описания строения и эволюции астрофизических объектов необходимо знать их физические свойства в сжатом и разогретом состоянии.

Любая экспериментальная информация о свойствах неидеальной плазмы легких (водород, азот и кислород) и благородных газов (аргон, криптон, ксенон и гелий), углекислого газа, которые могут быть использованы в качестве рабочей среды в перспективных энергетических установках, имеет важное практическое значение для создания и тестирования физических моделей, прогнозирующих их поведение в области мегабарных давлений.

Для правильного описания процессов, происходящих в глубинах звезд и планет-гигантов Солнечной системы, нужно иметь экспериментальные данные по их структуре и научиться воспроизводить в лабораторных условиях физические процессы, происходящие в их недрах: давление в ряде крупных планет достигает 60 млн атмосфер при температуре 15–20 тыс.˚С. С этой целью планируется серия экспериментов по измерению квазиизэнтропической сжимаемости смеси гелия и водорода. Особый интерес вызывает то, что, по теоретическим предположениям, в этих планетах смесь водорода и гелия может находиться в металлическом состоянии.

Понравилась заметка? Поделитесь —

Комментарии (0)

Добавить комментарий

Войти с помощью: