21.05.2020
21 мая исполняется 100 лет со дня рождения ученого и правозащитника Андрея Дмитриевича Сахарова. Его роль в становлении института защиты прав человека в России оказалась настолько яркой и мощной, что в общественном сознании перевесила его значение как ученого. Премии имени Сахарова вручаются за заслуги в области прав человека – «Премия свободы» Норвежского Хельсинского комитета и Премия Европарламента «За свободу мысли». Его именем назван общественный центр в Москве, а проспект Сахарова стал одним из центром протестной активности.
В 2010 году «Левада-центр» провел опрос об отношении россиян к академику Сахарову (больше подобных опросов не проводилось), в ходе которого выяснилось, что 60 процентов людей его знают как правозащитника.
Возможно, это объясняется тем, что человеку, далекому от ядерной физики и космологии, сложно оценить масштабы научной деятельности Сахарова. А слова статьи его проекта новой Конституции «Все люди имеют право на жизнь, свободу и счастье» — понятны всем.
«ПОИСК» попытался сбалансировать ситуацию и насколько можно просто напомнить о вкладе Сахарова в науку. Мы благодарим за помощь в подготовке материала Николая Николаевича Колачевского, доктора физико-математических наук, члена-корреспондента РАН, директора ФИАН, в котором Сахаров долгое время занимался научной работой.
Самое важное, что сделал Сахаров для науки
Участвовал в разработке первой советской водородной бомбы по схеме, названной «слойка Сахарова». Сахаров предложил конструкцию заряда, представляющую слоеный пирог из разных радиоактивных элементов. При взрыве на термоядерные реакции в «слойке» приходилось всего от 15% до 20% выделения энергии, а остальные 75-80% — на деление ядер урана-235, урана-238 и плутония-239.
«Сахаровская «Слойка» — это абсолютно оригинальное изобретение, в том смысле, что там не было никаких западных разработок. А была необычная идея, которая следует из обычных формул – p=nkT (формула, устанавливающая зависимость между давлением, молярным объёмом и абсолютной температурой идеального газа), — поясняет Николай Колачевский, — И обычно, чтобы увеличить давление, мы увеличиваем температуру, что требует много энергии. А Сахаров придумал, что можно не температуру увеличить, а концентрацию. Например, если взять уран, несильно его нагреть, он сбрасывает электроны – ионизуется – и как бы количество частиц увеличивается. И скачком вырастает буковка «n», что приводит к увеличению давления. Очень интересная идея, но по открытым данным, она сейчас не используется. Современные бомбы имеют другую конструкцию».
Проводил пионерские работы по управляемой термоядерной реакции. Сахаров и физик-теоретик, академик РАН Игорь Иванович Тамм в 1951 предложили теоретическую основу термоядерного реактора, в котором плазма имела бы форму тора и удерживалась магнитным полем. В 1951 году появился термин «токамак» — «тороидальная камера с магнитными катушками». В 1954 в СССР был построен первый реактор подобного типа. 18 мая 2021 в России был запущен Токамак Т-15МД — модифицированная версия комплекса Т-15, работавшего в Курчатовском институте с конца 1980-х годов. Это первая за последние 20 лет новая термоядерная установка, построенная в России. По техническим параметрам она не имеет аналогов в мире. Ее уникальность — в сочетании высокой мощности с компактными размерами.
«Это небольшая система, необходимая для понимания процессов, которые происходят в плазме: исследование материалов, проблема первой стенки, как она взаимодействует с внутренне стенкой этого токамака, как ее удерживать, какие режимы подбирать. Но в конечном счете, задача токамака – выработать энергию, — говорит Колачевский, — Перейти качественный рубеж от экспериментальной установки к производству энергии. У нас атомная станция работает на расщепление ядерного топлива, а можно получать энергию, используя управляемый термоядерный синтез. Тем более что у нас практически неисчерпаемые запаса дейтерия и трития, чтобы обеспечить энергией всю планету».
Создал схему первого взрывомагнитного генератора. В 1951—1952 годах Сахаров предложил использовать энергию взрыва для получения сверхсильных магнитных полей и сверхсильных токов. Идея основана на быстрой деформации термоядерным взрывом токонесущих контуров. В научной статье «Взрывомагнитные магнитогенераторы» 1966 года Сахаров писал: «открываются перспективы исследований электрических, оптических и упругих свойств различных веществ в таких магнитных полях, которые раньше были практически недостижимы. Кроме того, возможно использование взрывомагнитных генераторов для питания импульсных ускорителей заряженных частиц и для некоторых других целей (исследований по физике плазмы, метания тел и т. п.).»
«Это интересное направление в физике, занимающееся исследованиями экстремального состояния вещества, — комментирует Колачевский — Создать большое магнитное поле в земных условиях довольно сложно. Максимальное поле постоянных магнитов – 20 тесла, примерно в 100 тысяч раз больше, чем земное поле. Но в масштабе астрофизическом – это крохотное поле. Чтобы его увеличить на какие-то доли секунды можно сделать взрывомагнитный генератор: обжать взрывом катушку, через которую пропущен ток, у вас резко уменьшается площадь, вырастает магнитный поток и там можно получать до 1000 тесла и наблюдать, что происходит с веществом».
Дал оригинальное объяснение барионной асимметрии Вселенной в статье 1967. Суть проблемы заключалась в том, что согласно основным теориям космологии — Стандартной модели и общей теории относительности – количества частиц и античастиц должно быть симметрично. Однако, Вселенная звезды, планеты — состоит из материи, а не из равных частей материи и антиматерии. Если есть барионы, то почему мы не наблюдаем антибарионов?
«Это действительно загадка. Сахаров высказал интересные идеи, которые до сих пор актуальны, — говорит Колачевский, — Проблема барионной асимметрии фундаментальная, до сих пор не разрешенная и человечество продолжает в этом направлении напряженно работать».
Сахаров предложил три гипотезы появление барионной асимметрии. В первой он сделал предположение, что закона симметрии изначально могло и не быть. Перекос возник сразу после Большого взрыва. Вторая гипотеза состоит в том, что неравновесные процессы начались с момента расширения Вселенной. И барионов после их аннигиляции с антибарионов осталась лишь часть, благодаря которой мы и существуем. Третья гипотеза – смелое предположение о том, что для возникновения барионной асимметрии Вселенной необходимо представить, что фундаментальная частица — протон — нестабилен, имеет определённое время полураспада. Позже гипотезы Сахарова о нарушении стационарности получили развитие в рамках Теории Великого объединения, предполагающей, что все известные силы, кроме гравитационных, имеют своим происхождением единое взаимодействие.
Был моральным авторитетом для коллег и единомышленников, принципиальным ученым, понимавшим свою ответственность перед человечеством.
«Точные науки сегодня являются более-менее устоявшимися. Споров уже нет. Мы скорее спорим с ересью: чашками Петри, вечными двигателями… Но примеры отстаивания своей правоты тоже есть. Когда ты уверен, что твои расчеты верны, даже если эксперимент им противоречит, возможно, это просто погрешность в эксперименте. Я считаю, что если ты уверен в своих результатах, их надо отстаивать. Принципиальность в науке быть должна».
Нет комментариев