double arrow

Основы теоретической физики. Конспект обзорных лекций

Литература

Рис. б.

Рис. а. Неустойчивость плазмы составляет главную трудность, которую надо преодолеть при решении проблемы УТС.

Как следует из (11), существуют два способа решения проблемы УТС:

– длительный (t ³ 0,1 с) нагрев плазмы низкой плотности (n» 1021 м–3) в определенном объеме;

– высокоскоростной (около 10–9 с) нагрев малых объемов конденсированного (n» 1029 м–3) термоядерного топлива;

Первый основан на удержании и термоизоляции высокотемпературной плазмы магнитным полем специальной конфигурации. К таким установкам относится "ТОКАМАК" (сокращенно от "тороидальная камера с магнитными катушками"). Магнитные поля, созданные этими установками способствуют устранению случайных неоднородностей плазмы.

Второй путь – импульсный. В этом случае необходимо быстро нагреть до Т» 108 К и сжать малые порции вещества. То есть должны быть созданы условия для того, чтобы значительная часть термоядерного топлива сгорела прежде, чем успеть разлететься. Это направление получило название инерциального термоядерного синтеза (ИТС). Для нагрева плотной плазмы используются импульсные лазеры. Давление в нагретом топливе определяется энергией, переданной лазером, энергией, выделившейся при термоядерной реакции, ударно-волновыми процессами, вызванными высокоскоростным нагреванием. Импульсная термоядерная установка подобна двигателю внутреннего сгорания, в котором происходят взрывы горючего, периодически подаваемого в рабочую камеру. Если трудности УТС заключались в проблеме удержания плазмы, то проблемой ИТС является мгновенный разогрев плазмы. Основные этапы ИТС следующие:

1) сфера с жидким D – T топливом, покрытая оболочкой, равномерно облучается со всех сторон греющим излучением лазера;

2) оболочка сферы нагревается, испаряется и образует вокруг сферы облако или корону плазмы, которая продолжает поглощать энергию лазера;

3) испарение вещества с поверхности генерирует ударную волну, направленную в центр сферы, которая сжимает и нагревает топливо в центре сферы до термоядерных параметров;

4) процесс термоядерного горения распространяется из центра сферы к её периферии.

При технологической разработке и детальном изучении физических процессов каждого из этих этапов возникает множество разнообразных очень сложных и дорогостоящих задач. Поэтому многие страны объединяют усилия для решения проблемы УТС. В перспективе запуски опытных термоядерных реакторов планируются после 2020 года.

  1. Ландау Л.Д. Механика / Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц – М.: Наука, 1988. – 215 с.
  2. Ландау Л.Д. Квантовая механика / Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц – М.: Наука, 1974. – 752 с.
  3. Ольховский И.И. Курс теоретической механики для физиков / И.И. Ольховский – М.: Наука, 1979.– 447 с.
  4. Казаков К.А. Курс теоретической механики для химиков. М.: МГУ Режим доступа: https://www.chem.msu.su, свободный.
  5. Бугаенко Г.А. Основы классической механики / Г.А. Бугаенко, В.В. Маланин, В.И. Яковлев – М.: Высш. шк., 1999.– 366 с.
  6. Мултановский В.В. Курс теоретической физики. Классическая электродинамика / В.В. Мултановский, А.С. Василевский – М.: Просвещение, 1990. – 271 с.
  7. Мултановский В.В. Курс теоретической физики. Квантовая механика / В.В. Мултановский, А.С. Василевский – М.: Просвещение, 1991.–320 с.
  8. Блохинцев Д.И. Основы квантовой механики / Д.И. Блохинцев – М.: Наука, 1983. – 664 с.
  9. Василевский А.С. Статистическая физика и термодинамика / А.С. Василевский, В.В. Мултановский – М.: Просвещение, 1985.– 271 с.
  10. Барсуков О.А. Основы атомной физики / О.А. Барсуков, М.А. Ельяшевич – М.: Научный мир, 2006.– 647 с.
  11. Зиненко В.И. Основы физики твердого тела / В.И. Зиненко, Б.П. Сорокин, П.П. Турчин – М.: Физматлит, 2001. – 335 с.
  12. Наумов А.И. Физика атомного ядра и элементарных частиц / А.И. Наумов – М., Просвещение, 1984.–384 с.

Оглавление

Введение. 3

1. Лагранжев формализм. Функция Лагранжа, уравнения Лагранжа, обобщенные импульс, сила, энергия. Принцип наименьшего действия. 3

2. Функция Лагранжа одномерного движения. Общее решение задачи о движении в постоянном потенциале. Период финитного движения. Математический маятник. 6

3. Законы сохранения и их связь со свойствами однородности времени, однородности и изотропии пространства. 8

4. Экспериментальные основания СТО. Постулаты Эйнштейна. Преобразования Лоренца и их кинематические следствия. 11

5. Интервал между событиями. Пространство Минковского. 4-векторы. 4-скорость, 4-импульс. Закон сохранения энергии-импульса. 13

6. Уравнения Максвелла для системы зарядов в вакууме, их физический смысл. 15

7. Электростатическое поле в вакууме, его потенциальность. Потенциал и напряженность поля системы зарядов в дипольном приближении. 18

8. Постоянное магнитное поле, его вихревой характер. 20

9. Электромагнитные волны в вакууме, их свойства и основные характеристики. Поляризация электромагнитных волн. 22

10. Операторы квантовой механики. Спектр операторов. Операторы важнейших физических величин. 24

11. Возможные значения наблюдаемых и их вероятность. Средние значения наблюдаемых. Квантовомеханический принцип суперпозиции. 26

12. Коммутаторы операторов. Условие совместной измеримости наблюдаемых. Полный набор наблюдаемых. 28

13. Уравнение Шрёдингера. Принцип причинности. Стационарные состояния. 30

14. Принцип тождественности частиц. Симметричные и антисимметричные волновые функции. Бозоны и фермионы, принцип Паули. 32

15. Квантовые статистики идеального газа. Распределение Ферми-Дирака и Бозе-Эйнштейна. Условия перехода к классической статистике, критерий вырождения. 34

16. Электроны в металлах как вырожденный Ферми-газ. Ферми-газ в астрофизических объектах: белые карлики и нейтронные звезды. 37

17. Явление Бозе-конденсации. Понятие о сверхтекучести. 40

18. Геометрия кристаллической решетки. Индексы Миллера. Обратная решетка. 43

19. Дифракция на идеальной кристаллической решетке. Дефекты кристаллической решетки. 46

20. Типы кристаллических твердых тел: металлы, диэлектрики. Полупроводники с собственной и примесной проводимостью. 50

21. Низкотемпературная и высокотемпературная сверхпроводимость 53

22. Состав ядра, его основные характеристики. Ядерные силы и их основные свойства. Понятие о мезонной теории ядерных сил. 57

23. Радиоактивность. Механизмы a-, b-распада. Нейтрино, его свойства, роль в астрофизике. 59

24. g-излучение. Эффект Мёссбауэра. Внутренняя конверсия. 64

25. Цепные реакции деления, реакции синтеза, условия их осуществления. 67

Автор-составитель


Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:  



Сейчас читают про: