Проф. В. Я. АЛЬТБЕРГ

Достижения электротехники в отношении полу­чения высоких напряжений для чисто технических целей, как напр., для испытания пригодности изоля­торов и т. п., можно считать вполне достаточными. Если в технике не встречается надобности в на­пряжениях, превосходящих 1 миллион вольт, како­вые могут быть получены в настоящее время раз­личными способами, то для научных целей исследования строения и свойств материи означенные предельные напряжения являются недостаточными, и потому усилия физиков, в особенности амери­канских и немецких, были направлены на осуще­ствление возможно высоких напряжений.

Если бы задаться целью искусственно воспро­извести явления, имеющие место при распаде радиоактивных веществ, напр., явления выбрасы­вания α и β частиц с громадными скоростями, соизмеримыми со скоростью света, то для этого потребовались бы напряжения порядка 5—6 мил­лионов вольт. Благодаря поразительным достиже­ниям физики, теперь известно, что атомы материи имеют сложное строение и состоят из положи­тельно заряженного ядра, вокруг которого вра­щаются на различных расстояниях отрицательно заряженные частицы, электроны. Центральное ядро состоит также из отдельных положительно и отри­цательно заряженных частиц и представляет собою очень прочную и устойчивую электрическую си­стему. В то время, как внешние электроны атомов поддаются воздействию извне и могут быть тем или иным способом отделены от последних, ядра атомов очень долго не поддавались никаким фи­зико-химическим воздействиям, и только Рёзерфорду десять лет тому назад впервые удалось раз­делить на части ядра отдельных атомов вещества. Успех такого достижения обязан применению энергии в сверхконцентрированной форме, а именно, энергии лучей радия. Первое вещество, которое ему удалось таким образом разрушить и превра­тить в вещество с меньшим атомным весом и бо­лее простого строения, был азот; затем аналогичному разрушению поддались также атомы алюминия, бериллия, железа и целого ряда других элементов и сложных химических соединений.

Примененная методика давала возможность из многих миллиардов атомов разрушить лишь отдельные, единичные атомы, и потому эти опыты никакого практического значения не имеют, несмотря на чрезвычайно высокий научный интерес, гораздо большие перспективы открылись бы, если бы удалось воздействовать на ядра и пошатнуть чрезвычайную устойчивость этих электрических систем путем применения мощных электрических напряжений. Теория показывает, что для этого потребовались бы поля порядка многих миллионов вольт.

Достижения последнего времени показывают, что на пути к получению означенных напряжений не встречается принципиально непреодолимых затруднений, и что для указаной цели в самое последнее время предложены даже два различих и независимых друг от друга способа. Первый из них был недавно разработан Брейтом в институте Карнеджи. Для этого он использовал известный способ получения токов большой частоты, так называемых, токов Тесла. Принцип примененной им установки заключался в следующем. В трансформаторе Тесла, состоящем из катушки с большим числом оборотов и охватывающей последнюю спирали из небольшого числа витков, возбуждал индуктивным путем колебания от колебательного контура, состоящего из конденсатора и искрового промежутка и питаемого Рентгеновской установкой. Вольтаж контура, поднятый с 220 вольт до 70 000 вольт, повышался в трансформаторе Тесла до многих сотен тысяч вольт. Предел дальнейшего повышения напряжения обыкновенно ставили несовершенства изоляции установки. Если катушка находилась в воздухе, то уже при 300 000 вольт между концами ее происходили сильные разряды.

В виду этого, для повышения напряжения трансформатор Тесла помещался в масляную баню. Помимо этого, масло в бане должно было нахо­диться под сильным давлением в 35 атмосфер, Катушка состояла из 8 000 оборотов, намотанных на трубку из стекла Pirax. При означенной установке с масляной баней под давлением максимальное напряжение трансформатора достигало колоссального, никогда ранее не осуществленного в лабораторной обстановке, напряжения в 5 200 000 вольт. Такая мощность поля вполне достаточна для опытов по воздействию на ядра атомов.

Однако, еще дальше, чем Брейт, пошли немецкие физики Браш, Ланге и Урбан, которые задались целью для получения высоких напряжений использовать грозовое электричество, отличающееся особенно громадными напряжениями, далеко превосходящими все лабораторные возможности.

Для этого они протянули антенну между двумя вершинами гор близ Лугано (в Италии). К хорошо отизолированной антенне SS при помощи двух гирлянд изоляторов I₁I₂ была прикреплена металлическая сеть N с остриями. Во время грозы между шарами разрядника F проскакивал сноп искр большой длины, достигавшей уже при первых опытах в августе 1927 г. 5 м, что соответствовало напряжению около 2 000 000 вольт.

В следующем году эти интересные и многообещающие опыты были продолжены, несмотря на что руководитель работ Урбан трагически погиб при установке антенны с системой изоляционных гирляд. Вся установка была усовершенствована и рассчитана на значительно большие напряжения. Так, шары разрядника на этот раз могли быть раздвинуты на гораздо большее расстояние, именно, на расстояние в 18 м. В виду опасности близкого нахождения во время грозы возле разрядника, расстояние между шарами определялось при помощи далеко отстоящего теодолита, установленного в помещении самой гостиницы, где жили немецкие исследователи. С помощью такой установки они получили в прошлом 1928 г. громадные напряжения, оказавшиеся по определению равными 8 000 000 вольт. При этом немецкие исследователи считают, что этот предел отнюдь не является окончательным, и что к дальнейшему повышению его не встречается никаких принципиальных затруднений.

Антенна, протянутая между вершинами двух гор, для получе­ния высоких напряжений во время грозы: N - сеть с остриями, J1 J2 - гирлянды изоляторов, SS - антенна, F - разрядник, измеряющий в тоже время напряжение

Однако, уже достигнутые напряжения они считают вполне достаточными для поставленной ими цели — изучения условий и возможности разрушения атомов и их ядер. Главная трудность заключается теперь не в напряжении, каковое вполне доста­точно, а в сооружении соответственных пустотных трубок для опытов, которые могли бы выдержать столь громадные напряжения. В этом отношении техника и наука еще сильно отстали, так как даже но­вейшие, специально сконструированные трубки для высоких напряжений не в состоянии выдер­жать даже напряжения 900 000 вольт, т. е. напря­жения в девять раз меньшего, чем те, какие полу­чены немецкими физиками при грозовых разрядах.

Любопытно отметить, что при разрядах столь громадного напряжения развивался также и значи­тельной силы ток в несколько тысяч ампер, так что мощность такого тока достигала (правда, лишь кратковременно) значений астрономического по­рядка, а именно:

Таким образом, мы видим, что на пути к весьиа интересным опытам по расшатыванию внутриядер­ных электрических систем, с целью последующего разрушения атомов и превращения более тяжелых и сложных элементов в более легкие и простые, за самое последнее время сделаны весьма большие успехи, которые в недалеком будущем дадут воз­можность глубже проникнуть в строение мате­рии и понять ее физические свойства.

Той же цели стремятся достигнуть также и иным путем, а именно, путем воздействия на атом­ные ядра сверхмощных магнитных полей. Такие опыты подготовляет русский физик Капица в ла­боратории Рёзерфорда в Англии, как уже сооб­щалось на страницах настоящего журнала (Вестн. Знания" № 7, 1928 г.).

В. Альтберг.