Тридцатые годы можно назвать годами эволюционного развития экспериментальных исследований и бурно- го развития теории. В астрономии идёт совершенствование спектральных методов, уточняются характеристики космических объектов. Радиофизики прорисовывают строение ионосферы Земли и строят модели распространения там радиоволн. В ла- бораториях, используя преимущественно зондовую методику Ленгмюра (уточненную Д. Бомом и М. Друвестейном) и, в меньшей степени, спектроскопию, все детальней изучаются различные разновидности разрядов. На этой основе ведутся разработки ряда газоразрядных приборов. Из принципиально новых устройств, созданных в это время, следует отметить "ячейку Пеннинга" — одно из первых и широко применя- емых до сих пор газоразрядных устройств с магнитным полем, замагничивающим электроны (подробности об этом классе устройств см. 10.6). Но наиболее радикаль- ный прогресс происходит в области теории. Здесь строятся эффективные модели фрагментов классических разрядов, хорошо согласующиеся с экспериментом (Шотт- ки, Энгель, Меккер и др.). Наряду с этим начинает развиваться общая кинетика плазмы. В 1936 г. Л. Д. Ландау, модифицируя столкновительный член кинетического уравнения Больцмана применительно к кулоновским взаимодействиям, получает столкновительный член Ландау. Об этих уравнениях идёт речь в гл. 5. В это же время Б. И. Давыдов, исходя из кинетического уравнения Больцмана, выводит 26 Введение для слабоионизованной плазмы адэкватный столкновительный член "Больцмана- Давыдова" и находит функцию распределения электронов при наличии однородного электрического поля. И, наконец, в 1938 году А. А. Власов, отталкиваясь от урав- нения Лиувилля, формулирует свою систему уравнений с самосогласованным полем, которая наиболее адекватно отражает кинетику полностью ионизованной плазмы. Уравнениям Власова (или лучше, Власова-Максвелла) посвящена глава 4. Сравнительно плавное, хотя и достаточно энергичное развитие физики плазмы в 30-х годах в полном смысле слова взрывается в 40-х годах, прежде всего в связи со Второй Мировой войной. Её влияние на развитие физики и техники плазмы было огромным. Это было связано с созданием СВЧ-техники для радиолокации и её основы — мощных генераторов волн сантиметрового и дециметрового диапазонов, волноводов и сверхчувствительных — для того времени — приёмников. Эти до- стижения обеспечили развитие радиодиагностики плазмы, породили СВЧ-разряды и радиоастрономию, которая дала бесценную информацию о плазменных процессах в Космосе. Ещё более важное значение для нашей области имели работы по созданию атомной бомбы. Отметим три момента. а. Одним из этапов решения этой проблемы была разработка установок "электро- магнитного" разделения изотопов урана U238 и U235. Для этого требовались мощные источники ионов и высокопроизводительные сепараторы, способные работать при больших ионных токах. Такие пучки принципиально должные быть квазинейтральными, т. е. представлять собой плазменные образования. б. Работы по исследованию поведения плазмы в газоразрядном источнике ионов (они делались на базе ячейки Пеннинга) и в самом сепараторе привели к вы- воду, что закон Таунсенда (В.2.6) не работает, и в связи с этим Д. Бомом были предложены — на основании обработки экспериментальных данных, формулы (так называемые скейлинги) для коэффициентов переноса, которые отличаются от классических заменой времени свободного пробега электрона те на величину тБ = (*) . (В.3.2) Так, в частности, коэффициенты диффузии — классический (таунсендовский) и бомовский, имеют вид (и>ете > 1): ezHzre \ЬеН Сразу отметим, что D^\ при достаточно высоких Т и Н, больше ?)(кл) на много порядков. И если бы "бомовская диффузия" была бы фатальна, то нельзя было бы создать магнитные ловушки для управляемого термоядерного синтеза (УТС) и большинства плазменных ускорителей. К счастью, в 60-х годах было установлено, что бомовская диффузия обуслов- лена аномальными процессами в плазме, т.е. она не является универсальной, и вполне можно снизить переносы до уровня определяемого классическими формулами, т. е. формулами Таунсенда. Но для установления этого факта потре- бовалось примерно 50 лет работы ученых, т. к. на начальном этапе, когда изуча- ли простейшие плазменные системы, формулы Бома разумно соответствовали экспериментальным данным на самых разных установках. Во всяком случае, эта формула была своеобразной "точкой отсчёта", что безусловно способствова- ло систематизации экспериментальных фактов. 3. Об истории плазменных исследований 27 в. Наконец, разработка и исследование электромагнитного метода разделения изотопов явились прекрасной школой, и её руководители у нас в стране позднее возглавили экспериментальные исследования по УТС (Л. А. Арцимович и др.). Сами взрывы атомных бомб создавали плазму с очень высокими параметрами. К исследованиям процессов взрыва атомных бомб и возникающих при этом ударных волн были привлечены крупнейшие ученые (Я. Б. Зельдович, И. Е. Тамм, А. Д. Саха- ров и др.), и эти исследования во многом создали стиль исследований современных низкотемпературных плазменных систем с многоэлектронными атомами.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Исследования и разработки 30-х и 40-х годов» з дисципліни «Введення в плазмодінаміку»
