Газета "Кишиневские новости"

Глава РАН рассказал о создании на Земле условий планеты Юпитер, а также о том, что было до Большого взрыва

Доказанный наукой факт: есть люди, источающие энергию. Ря­дом с ними все крутится, вертится, зажигается… В отношении прези­дента Российской академии наук, руководителя Объединенного ин­ститута высоких температур РАН Владимира ФОРТОВА это можно сказать в прямом смысле. Увлек­шись когда-то давно, еще на сту­денческой скамье в Физтехе, фи­зикой экстремальных состояний, он до сих пор горит любимым де­лом. В субботу, 23 января, Форто­ву исполнилось 70.

Как в Москве смоделировали Чернобыль…

Входим во Взрывной центр РАН. Даже не верится, что за скромной деревянной дверью нас ждет настоящая «адская машина» — са­мая крупная в мире стальная взрывная каме­ра, которая представляет собой огромный шар диаметром 11 метров и весом 800 тонн. Толщина стенок у шара 10 сантиметров, вы­держивает силу взрыва в тонну тротила!

— Это наш центр коллективного пользо­вания, — поясняет Владимир Фортов. — Уста­новка была создана 10 лет назад в Северод­винске по технологии изготовления атомных подводных лодок и не имеет аналогов в мире. В ней мы моделируем все серьезные взрывы, с которыми доводилось сталкиваться челове­честву. В частности, взрыв на Чернобыльской АЭС, на АЭС «Три-Майл-Айленд» в США, на Фукусиме. Все они происходили по схожему сценарию: выделялся водород, смешивался с воздухом, происходила мощная детонация. Как ни странно, процесс взрыва газовых си­стем исследован очень плохо. Он является некоей комбинацией газодинамики, химиче­ской кинетики, теплопереноса… По отдель­ности все эти явления описываются доста­точно хорошо, а в комбинации… Надо еще работать. В этой камере мы проводим раз­личные взрывные эксперименты: смешиваем водород с воздухом, водород с кислородом, изучаем все стадии развития взрывного про­цесса, чтобы понять, как можно предотвра­тить детонацию, а потом дать необходимые рекомендации атомщикам.

«Да в этом районе, наверное, землетря­сения — обычное дело?» — думаю я, но задать вопрос не успеваю. Фортов, словно прочитав мои мысли, предупредительно замечает:

— Видите вот эти элементы по всей окружности установки? Это амортизаторы, которые не дают возможности акустическо­му сигналу и ударной волне пойти в землю и вызвать сейсмоэффект. Внизу и вверху шара установлена сложная электроника — раз­ные стадии детонации диагностируются ею за миллионные доли секунды с высочайшей точностью.

Но однажды с «шариком» все-таки про­изошло ЧП. Это было во время одного экс­перимента, когда мощность взрыва была заложена почти на пределе возможностей установки. В момент кульминации с нее со­рвало крышку, а шесть стальных башмаков, по 16 кг каждый (которые должны были ее удерживать, но не смогли), разлетелись по округе на сотни метров. Три из них нашли сразу, четвертый — спустя несколько дней на другой стороне дороги (он чудом не попал в соседнее здание), еще два не нашли вовсе, пришлось заказывать новые.

— Ошибки, — говорит Владимир Фор­тов, — показатель того, что вы действительно двигаетесь вперед, работаете на максимуме своих возможностей.

…а в Арзамасе — планету Юпитер

Но есть вещи, которые впечатляют даже больше, чем взрывная сфера, установленная в ОИВТ. В марте минувшего года в Арзамасе, во ВНИИ экспериментальной физики Росато­ма, под руководством Владимира Евгенье­вича исследователи первыми в мире сумели сжать плазму дейтерия до экстремально вы­сокого давления в 55 млн (!) атмосфер.

— Это совместная работа РАН и ядер­ного центра в Арзамасе, — поясняет Влади­мир Евгеньевич. — Сейчас много говорится о том, что нужно проводить междисципли­нарные исследования. А мы их давно про­водим. В данном случае мы сложили наши усилия и сделали эксперимент по получе­нию плазмы дейтерия, сжатой до давления 55 миллионов атмосфер. Для сравнения: у Юпитера, который обладает огромной массой и гравитацией, внутри, в центре, давление как раз этого диапазона. То, что в лаборатории удалось воспроизвести про­цессы, происходящие в Юпитере, это се­рьезный результат. Особенно если учесть, что у нас с вами под ногами, то есть в цен­тре нашей планеты, «всего» 3,4 миллиона атмосфер.

— Для чего понадобился такой нео­бычный на первый взгляд эксперимент и какими средствами удалось добиться результата?

— Он нужен прежде всего для пони­мания, как устроено вещество при экстре­мально больших сжатиях. Это расширяет наши мировоззренческие представления. Экстремальные состояния со значительно меньшими давлениями для человека разру­шительны и опасны. Нас, к примеру, может убить давление всего в 0,1–0,3 атмосферы… А для Вселенной миллионы и даже миллиар­ды, триллионы атмосфер — это самые ти­пичные условия, в ней 98% видимой материи находится сжатой до таких или более высоких давлений. Мы с вами — явное исключение из правил.

Теперь расскажу о том, как ученые до­бились рекордных сжатий. Это происходит путем генерации мощной ударной волны в специальном экспериментальном устрой­стве. Установка эта выполнена в форме полусферы размерами в десятки сантиме­тров. В нее закачивают исходный холодный дейтерий, потом обкладывают взрывчаткой и при помощи специальных детонационных линз одновременно с очень высокой сим­метрией сжимают. Взрывы происходят за очень короткое время — за десять в минус шестой степени секунды. Применяется очень сложная технология, очень тонкая электроника.

— И что же случилось с веществом при сильном сжатии, как в Юпитере?

— Вещество в этих экстремальных усло­виях радикально меняет свои свойства. Под действием гигантских давлений и температур оно ионизируется, переходит в плазменное состояние. Оно становится хорошим прово­дником тока, сильно светит, меняет свой фа­зовый состав. В плазме распространяются ударные и акустические волны, солитоны, она становится очень интересным и необычным физическим объектом.

Мы каждый день пользуемся термоядерной реакцией

— Есть ли у всего этого прикладное значение?

— В первую очередь полученная плаз­ма поможет нам получать энергию. Все фи­зики знают, что звезды получают энергию в результате термоядерных реакций. Дальше эта термоядерная энергия звезд переходит во все иные известные виды энергии: уголь, газ, нефть, органику, древесину, гидроэлек­троэнергию и т.д. В итоге получается, что все мы пользуемся природной термоядерной энергией.

Но многие уже сейчас начинают подни­мать панику: мол, вот кончится нефть-уголь, и мы останемся без источника существова­ния. Это неправда! Физики сделали не только водородную бомбу — самое разрушительное оружие, но и сделают, когда это будет нужно, термоядерную реакцию на Земле. В этом нет сомнения. С принципиальной точки зрения физики уже понимают, как это надо делать, и отдельные элементы уже реализовали. Только для полномасштабного осуществле­ния нужны очень дорогие, большие и слож­ные установки. Пока их не строят, потому что нефть дешевая. Но когда цена ее подскочит до 500 долларов за баррель, вот тогда станет выгодно строить промышленную термоядер­ную установку.

Когда люди начнут строить эти термо­ядерные реакторы, они должны знать, как будет вести себя вещество при большом сжатии и при высоких температурах. Дав­ление должно быть порядка миллиардов атмосфер, а температура — сто миллионов градусов. Это цель проекта термоядерно­го синтеза с инерционным удержанием плазмы. Подобный реактор — токамак уже строится в Кадараше, во Франции. Не такими высокими темпами, как хотелось бы… В этой связи советский академик Лев Андреевич Арцимович как-то ответил на вопрос о том, когда появятся в мире тер­моядерные реакторы, так: «Не раньше чем человечеству это будет нужно».

— Я читала, что в опытах по сжатию водорода ученые рассчитывают в буду­щем получить металлический водород и попытаться создать на его основе высо­котемпературные сверхпроводники. Мне кажется, что этот результат понадобит­ся человечеству раньше токамака. Ведь если перевести нашу традиционную элек­трическую сеть на высокотемпературные сверхпроводники, ток по ней будет течь без потерь на электросопротивление. Это так?

— Это одна из интереснейших задач физики. Создана совершенная теория, в ко­торую большой вклад внесли наши ученые — академики Лев Давидович Ландау и Виталий Лазаревич Гинзбург, нобелевские лауреаты. Металлический водород, если бы он был по­лучен… это было бы прорывом для сверхпро­водимости и для ракетного топлива. Но для его практического использования он должен оставаться в металлическом состоянии и без сжатия в миллионы атмосфер.

Что делал Господь до Большого взрыва?

После рассказа об энергетических проектах мы на время расстаемся с Фор­товым: он садится в машину и едет на сове­щание в правительство, обещая вернуться уже в Академию, на Ленинский проспект, к 17.00 и продолжить начатую беседу. Од­нако встреча в верхах затягивается: вопрос непростой: идет отбор молодых ученых, претендующих на научную премию Прези­дента России. Владимир Евгеньевич появ­ляется в своем кабинете только к 19.00, и мы продолжаем.

— Владимир Евгеньевич, вы смотрели фильм «Интерстеллар»?

— Нет.

— В нем есть эпизод, в котором уче­ный, отправляющий в дальнюю галак­тику исследователей, чертит на доске какие-то сложные формулы. Так вот над этими формулами в сторонке многие блогеры увидели кириллические буквы ЯБ — известное всем короткое имя ваше­го учителя, академика Якова Борисовича Зельдовича. Версия блогеров подтверди­лась — это была своеобразная дань памя­ти нашему выдающемуся ученому за его работу по теории гравитационных волн, о которых идет речь в фильме.

— Да, у Якова Борисовича было именно такое прозвище. И он был одним из тех сме­лых ученых-физиков, которые не боялись выдвигать самые смелые теории, бороться за них.

— Какие из подобных теорий сейчас нашли подтверждение?

— Если вы об астрофизике, то большой вклад внесли наши ученые «нобелевского класса». Это Андрей Дмитриевич Линде, Исаак Маркович Халатников и Алексей Алек­сандрович Старобинский. Они могут получить Нобелевскую премию за инфляционную тео­рию развития Вселенной. Она очень уверенно объясняет первые мгновения после Большо­го взрыва.

— А что было до Большого взрыва, версий нет?

— На вопрос о том, чем занимался Го­сподь до того, как создал Вселенную, а это произошло как раз в момент Большого взры­ва, святой Августин ответил так: «Он готовил ад для тех, кто задает такие вопросы». (Сме­ется.)

Наталья ВЕДЕНЕЕВА.