Законы классической механики и электродинамики известны со времен Ньютона и Максвелла. Применение этих законов к движению заряженных частиц уже давно привлекало внимание специалистов разных областей физики. В 1907 г. Штермер [1] начал изучать траектории заряженных частиц в поле магнитного диполя. Полученные им результаты позднее применялись в исследованиях космических лучей и траекторий заряженных частиц космического происхождения в магнитном поле Земли. Классическую теорию движения заряженных частиц использовали также в своих ранних работах по теории строения атома Томсон [2], Резерфорд [3], Бор [4] и др. Среди многочисленных технических применений динамики заряженных частиц можно отметить проектирование и изучение электронных ламп. Внедрение таких ламп началось уже в 1890 г., но теоретические основы электронной оптики впервые полностью были сформулированы Бушем в 1926 г. [5]. В 1908 г. Хейл [6] обнаружил существование сильных магнитных полей в области солнечных пятен. Именно с этого времени астрономы и астрофизики начинают интересоваться поведением ионизованного вещества в магнитном поле. В 1937 г. Ферраро [7] показал, что участки намагниченного ионизованного тела в каждой точке на силовой линии магнитного поля вынуждены вращаться с одной и той же угловой скоростью. Этот закон изоротации характеризует один из основных механизмов взаимодействия заряженных частиц с магнитным полем. Важность его стала особенно очевидной после того, как в 1942 г. Альфвен [8] показал, что силовые линии магнитного поля ведут себя подобно упругим нитям, которые «вморожены» в ионизованное вещество. При этом вдоль магнитных силовых линий могут распространяться магнитогидродинамические волны. Открытие Альфве- 5 ном этих волн послужило толчком к бурному росту исследований магнитоактивных и электропроводящих сред. Для теоретического описания плазмы использовалось как гидродинамическое приближение, так и изучение движения отдельных частиц. Одночастичное рассмотрение основывалось на изучении траекторий движения при помощи теории возмущений, сформулированной впервые Альфвеном [9, 10]. Существенный прогресс в этом направлении был достигнут также Чепменом и Каулингом [11], Спитцером [12, 13] и некоторыми другими учеными. Особенно широкий размах исследования по физике плазмы приняли в последнее десятилетие в связи с изучением управляемых термоядерных реакций. Задачи, возникающие здесь, тесно связаны с проблемами космической физики. Это изучение траекторий движения заряженных частиц в электрическом и магнитном полях, определение запрещенных областей для движения частиц, диффузия плазмы поперек магнитного поля, волновые явления и устойчивость, а также излучение плазмы A4—16]. Совсем недавно для физики ионизованного вещества найдена еще одна область применения — магнитогидро- динамические преобразователи энергии. В этих устройствах тепловая энергия ионизованного газа непосредственно преобразуется в электрическую благодаря генерации токов при расширении плазмы поперек магнитного поля. Отдельные вопросы динамики заряженных частиц в электрическом и магнитном полях уже рассматривались в обзорах [17, 18] и монографиях [19—29].
Ви переглядаєте статтю (реферат): «ИСТОРИЧЕСКИЙ ОБЗОР» з дисципліни «Динаміка заряджених частинок»
