Этот загадочный вакуум

Недавно в Новосибирском академгородке начал работу VII Международный симпозиум, организатором которого явился Институт оптикя атмосферы СО АН СССР. Работа симпозиума была посвящена двум важным проблемам - электрической изоляции и разрядам в вакууме. Наш корреспондеят встретился с членами постоянного Международного комитета этого симпозиума - председателем Советского оргкомитета профессором Г.А. Месяцем, председателем постоянного Международного комитета английским профессором Ллевеллином-Джонсом, американским профессором Деяхольмом.

Корреспондент: Геннадий Андреевич, для начала хотелось бы более подробно узнать о сути проблемы, над решением которой сейчас работают ученые многих стран мира.

Г. А. Месяц: Наука о разрядах в вакууме, как утверждают многие физики - особа без определенного возраста. Одни полагают, что она зародилась с появлением работ американского ученого Милекена, которые были опубликованы в 20-е годы, другие утверждают, что ее возраст более преклонный. Впрочем, истинная дата рождения в данном случае не так важна. Главное в другом. Если на разряды в вакууме когда-то смотрели как на сопутствующее явление, то сейчас это уже наука, занимающая все более прочное место на земле и в космосе.
Там, в космосе, вакуум является естественной средой, а для нас разряд в вакууме необычен и потому еще полон тайн и загадок. Уже много лет ученые пытаются понять, какие физические процессы приводят к нарушению изоляция и разрядам в этой среде. Чтобы понять суть явления, попробуем спуститься на землю и обратимся к разрядам не в вакууме, а в газе.

Любой школьник знает, что обычно газ не пропускает ток, но вот при особых условиях он все-таки становится проводником и. тогда происходит электрический разряд. В жизни каждый из нас знаком с подобными явлениями - разряд на высоковольтных линиях, в газоразрядных источниках света, в неоновой рекламе и т.д. Кстати, молния и северное сияние - тоже разряд в газе.

Так вот, для осуществления подобного явления нужно, во-первых, чтобы электрическое поле достигло достаточной величины, а во-вторых, чтобы в газе появился хотя бы один электрон, способный ионизировать атомы газа. Если давление газа уменьшать, то число атомов и молекул будет уменьшаться, а электроны потеряют способность сталкиваться и производить ионизацию - вот тогда-то и создается ситуация разряда в вакууме.

Несмотря на кажущуюся простоту, наш объект исследования невероятно сложен, потому что в этот момент в вакуумной искре происходит (причем за миллиардные доли секунды) множество самых разнообразных процессов одновременно - нагрев электродов, их взрыв, образование плазмы, расширение плазмы, эмиссия электронов и ионов и т.д.

Именно такая сложность, а также широкое практическое применение привлекли к этой проблеме внимание физиков различного профиля. Вот и в работе нашего симпозиума принимают участие многие видные специалисты по физике плазмы, твердого тела, электроники, спектроскопии и т.д.
Всего на симпозиуме работают более 200 человек из 18 стран. В качестве докладчиков приглашены видные ученые мира - профессор Христов (Болгария), профессор Эккср (ФРГ), профессор Кросс (Канада), доктор. Йонас (США), профессор Раховский (СССР), доктор Смит (США).

Профессор Ллевеллин-Джонс: Мне посчастливилось стоять у колыбели проблемы, которая сейчас так бурно обсуждается на симпозиуме, и я могу себе позволить высказать мысль о том, что это "дитя" уже достигло совершеннолетия, хотя и осталось до сих пор существом во многом еще непонятным. Над проблемой работают многие ученые мира. Существует немало различных теорий, но до недавнего времени ни одна из них не давала четкого толкования этому явлению. Большой успех , выпал на долю советских коллег и, в частности, ученых из Томска, которые сумели дать новое, достаточно оригинальное направление я решении всей проблемы,
В 1968 году на III Международном симпозиуме в Париже томские ученые сообщили о явлении взрывной эмиссии электронов. Это было большим событием в физике разрядов в вакууме, поскольку именно это явление позволило понять не только, как нарушается изоляция в вакууме, но и как развивается разряд.
Вообще я должен сказать, что уровень научных исследований в Сибири очень высок. Об этом мы, конечно, знали раньше, но особенно почувствовали этот потенциал здесь, в Новосибирске, присутствуя на симпозиуме, посещая лаборатории институтов Академгородка и беседуя с такими видными учеными, как Д.К. Беляев, А.М. Будкер, Ю.Е. Нестерихин и другие.

Профессор Ллевеллин-Джонс - один из основоположников исследований разрядов и электрической изоляции в вакууме. Питомец Оксфордского университета, позднее ректор Уэльского университета, член Королевского общества, Ллевеллин-Джонс - автор многих известных научных работ по физике разрядов в газе, вакууме и процессов на электродах. Некоторые из них переведены на русский язык.

Корреспондент: Профессор Ллевеллин-Джонс, в одном из своих выступлений, предоставленных правом председателя симпозиума, вы сказали, что решению проблемы разрядов и электрической изоляции в вакууме суждено большое будущее. А заглянуть в будущее всегда заманчиво.

Ллевеллин-Джонс: Что ж, попробуем. Решение ряда проблем электрического разряда в вакууме и газе даст возможность не только получить хорошую электрическую изоляцию, нужную для энергетики и физики, но и создать новые источники электрической энергии, в которых электронный пучок может нагревать мишень до термоядерных температур. Кроме того, ученые достаточно хорошо представляют, как важно проникнуть в тайны поведения металлов при экстремальных условиях, которые создаются в вакуумном разряде, например, в контакте плазмы с катодом. Эти исследования помогут обрести новые познания в области магнитогидродинамических генераторов (область, в которой советские ученые добились огромных успехов). Представляете, какие возможности откроются для человечества, когда будут созданы магнитные гидродинамические двигатели большого масштаба. Это будет новый источник энергии.

Денхольм: Что касается будущего, то мы возлагаем надежды на интенсивные электронные пучки. У нас, а Соединенных Штатах, основные усилия сконцентрированы на генерация интенсивных пучков для, осуществления импульсной термоядерной реакции. Основная часть этих исследований проходит в лаборатории в Сандии. Кстати, на этом симпозиуме присутствует доктор Йонас - руководитель лаборатория в Сандии, который делает сообщения о получении мощных электронных пучков.

Мощные электронные пучки, полученные в условиях вакуума, заинтересовали промышленность. И этот интерес стремительно растет. Мы, например, начинаем применять так называемые электронные ковры, т. е. широкие пучки для стерилизации продуктов, сушки мебели, для изготовления меха и т. д.

Доктор Денхольм - вице-президент фирмы "Эпержи-сайнсис", окончил университет в Глазго. Автор многих работ по физике разрядов в вакууме, по ускорительной технике, рентгенотехнике и электротехнике. Денхольм - один из создателей первого американского наносекундного ускорителя.

Корреспондент: Согласно решению вчерашнего заседания Международного комитета, очередной симпозиум будет проходить у нас, в Альбукерке. Таким образом, физики, работающие в этой области, уже не в первый раз собираются в США, поскольку ваша страна, доктор Денхольм, положила начало таким встречам.

Денхольм: Да, первый симпозиум проходил в 1964 году в Бостоне, и мне довелось быть его организатором. Любопытно проследить эволюцию данной проблемы. В те годы, например, самое пристальное внимание уделяли высоковольтным трубкам и вакуумным выключателям, которые теперь уже хорошо исследованы. Сейчас наука обратилась к интенсивным электронным и ионным пучкам.

В том, что исследователи в области электрического разряда а вакууме пошли по этому пути, большая заслуга принадлежит советским ученым. Я думаю, что они находятся на переднем крае. Лучшим подтверждением являются работы, которые довелось прослушать на симпозиуме. Стоит лишь позавидовать, настолько великолепными оказались исследования наших коллег из Томска. Это не толькое мое личное мнение. Работы ученых под руководством профессора Месяца особо отмечены комитетом симпозиума.

"КРАСНОЕ ЗНАМЯ" 9 февраля 1976 г.