Все это Нивену можно простить, если мы посмотрим на год издания. Этот рассказ написан еще до открытия нейтронных звезд! Теоретики предсказали существование НЗ еще в 30х, но на тот момент это предсказание было неподтвержденным. Первый пульсар был открыт в том же 1967г., но еще несколько лет пульсары считали пульсирующими белыми карликами. Так что рассказ можно считать популяризацией весьма экзотической и малоизвестной среди публики теории.
Еще можно добавить, что спустя миллиард лет после образования нейтронная звезда ну никак не могла успеть остыть до состояния темного не светящегося тела. Самые старые белые карлики, возраст которых более 10 миллиардов лет, за прошедшее время только начали слегка краснеть (их температура около 4000К). Нейтронная же звезда имеет несколько большую массу и приблизительно в миллион раз меньшую площадь поверхности, так что миллиардолетняя НЗ успевает остыть только до температуры порядка миллиона градусов и светит теплым ласковым рентгеновским излучением.
Для того, чтобы что-то разгонять лазером на межзвездных расстояниях — нужен лазер с апертурой размером с Землю, буквально. А возможности торможения в световом потоке звезды назначения весьма ограничены — изменение скорости больше чем на несколько десятков км/сек невозможно.
Более реалистичный вариант — магнитный парус. Это кольцо из сверхпроводящей проволоки с током, создающее магнитное поле, которое обеспечивает торможение из-за взаимодействия с межзвездной плазмой. Сила торможения пропорциональна кубу скорости, так что при скоростях меньше 1000 км/с магнитный парус крайне неэффективен, и дотормаживать до нуля придется другим способом, например электрическим парусом (положительно зараженная проволока, отталкивающая протоны солнечного ветра).
Но все эти штуки в Старчип весом 1 грамм не засунешь. Так что его и не предполагается тормозить. Он должен будет пролететь сквозь систему и сделать единственную фотографию планеты. В общем, особенного научного смысла в этом нет — фотографии экзопланет с разрешением порядка 1 км обещает проект телескопа в гравитационном фокусе Солнца arxiv.org/abs/1802.08421, а лететь до гравитационного фокуса гораздо ближе, чем до другой звезды.
Нет, конкретная точка — только сразу после падения. Потом горизонт немного поколеблется, и вмести с ним будет колебаться и положение заряда с точки зрения удаленного наблюдателя. После затухания колебаний заряд (опять таки с точки зрения удаленного наблюдателя) размажется по всему горизонту.
Вообще, ЧД взаимодействует с внешними электромагнитными полями так, как будто на месте горизонта находится проводящая сфера с сопротивлением около 140 Ом (я эту информацию подчерпнул из книжки Кипа Торна «Черные дыры»).
Очень странная статья. Графен и тем более золото с серебром — совершенно неподходящие материалы для паруса. Они проводят ток, так что при мощности порядка 1 ГВт/м2 они мгновенно сгорят из-за наведенных полем лазерного пучка колебаний свободных электронов.
В оригинальном проекте в качестве материала предлагались диэлектрические зеркала, сделанные из сверхпрозрачных материалов (типа использующихся в световодах оптических линий связи). Для паруса сойдет двухслойное диэлектрическое зеркало — этого достаточно для того, чтобы отразить назад большую часть света. То что значительная часть пройдет насквозь — неважно, главное чтобы в самом парусе не поглощалось. А для защиты от лазерного излучения собственно аппарата (который сложно сделать идеально прозрачным) придется использовать полноценное многослойное диэлектрическое зеркало, практически полностью отражающее излучение на частоте волны используемого лазера.
Как автор упомянутого вами расчета, сделаю пару замечаний:
1) Есть более серьезный, чем мой, расчет arxiv.org/abs/1608.05284
как раз для случая 0.2с. Из него получается, что за время полета до Альфы Центавра из-за ударов пыли выгорит 0.5мм толщины щита, если он сделан из кварца.
2) Для Старчипа решить эту проблему просто — после окончания разгона аппарат просто поворачивается ребром к направлению своего движения. Ну выгорит полмиллиметра с края, не страшно.
После падения на ЧД любого объекта горизонт событий некоторое время колеблется (у ЧД, как это не странно звучит, есть собственные частоты колебаний и добротность). После затухания колебаний с точки зрения внешнего наблюдателя гравитационное, кулоновское и магнитное поля дыры приходят к стационарному состоянию, полностью определяемое тремя параметрами: массой, скоростью вращения и электрическим зарядом. Как говорится — «черные дыры не имеют волос».
Тем же образом, что и стационарное гравитационное поле, создаваемое массой упавшей в ЧД частицы. У стационарных полей по определению нет скорости распространения, так что горизонт событий для них не препятствие.
Ну или можно рассматривать это так — с точки зрения внешнего наблюдателя, упавший заряд навечно застревает на горизонте событий. Его поле при этом никуда не пропадает.
Понятие скорости распространения по определению не приложимо к стационарному кулоновскому полю. В этом оно аналогично стационарному гравитационному полю, я об этом когда-то писал antihydrogen.livejournal.com/44580.html
Вообще-то кроме нарушения четности (открытого в 1956г.) есть еще нарушение CP-симметрии (открытое в 64г.). Оно выражается в том, что анти-s-кварки распадаются за счет слабого взаимодействия не с той скоростью, что s-кварки. Так что отличить вселенную с веществом от вселенной с антивеществом таки можно.
Никаких страшных ужасов от выключения магнитного поля Земли случиться не может. Вопреки популярной легенде, от космической радиации нас защищает не магнитное поле, а атмосфера. Высокоэнергетические галактические космические лучи, которые проходят атмосферу насквозь, земное магнитное поле вообще практически не замечают.
Польза от магнитного поля в том, что оно защищает от солнечного ветра саму атмосферу. Без него частицы солнечного ветра выбивали бы атомы из верхних слоев атмосферы в космос, и атмосфера бы постепенно улетучилась, как это по видимому произошло на Марсе. Но для заметной утечки поле должно отключиться не на тысячелетия, а на сотни миллионов лет…
На одной из стадий эмбрионального развития, в клетках-предшественниках нейронов на несколько дней отключается защита от размножения ретротранспозонов (этаких дегенерировавших вирусов, кусков ДНК, способных к копированию себя и встраиванию в случайные участки генома).
В результате в мозге возникают группы нейронов, подвергшихся одной и той же случайной генетической модификации, отличающиеся генетически от других подобных групп. Это происходит только с нейронами, в других клетках организма защита не отключается. Интенсивнее всего ретротранспозоны размножаются в нейронах коры и гиппокампа. Зачем это нужно организму — непонятно.
Свет от точно настроенного полупроводникового лазера проходит через стеклянную ячейку, заполненную парами рубидия и регистрируется фотоприемником. Когда фоновое магнитное поле равно нулю, атомы рубидия почти не поглощают свет. Магнитное поле в направлении, перпендикулярном световому пути, заставляет атомы поглощать больше света. Фотоприемник создает электрический ток, пропорциональный свету, прошедшему через паровую камеру, и чувствует это изменение прозрачности.
Если вы посмотрите на выход фотоприемника в зависимости от прилагаемого магнитного поля, вы увидите, что выход имеет форму линии Лоренца. Этот лоренцевый выход называется резонансом нулевого поля (ZF) и является откликом магнитометра. Его типичная ширина (полная ширина в половине максимума — FWHM) составляет около 30 нТл в нашем QZFM.
Значение поля задается отклонением от пика лоренциана. Простым способом измерения этого отклонения является определение производной лоренциана. Мы применяем небольшое колебательное магнитное поле около 1 кГц (называемое полем модуляции) с использованием внутренней катушки. С помощью фазочувствительного блокирующего усилителя, работающего на частоте модуляции, мы демодулируем выходной сигнал фотодетектора, чтобы получить антисимметричную форму линии, называемую дисперсионной кривой. Дисперсионная кривая имеет максимальный наклон в нулевом поле и функционирует как выход магнитометра.
Оценки вроде бы показывают, что нейтронная звезда массой менее одной пятой солнечной — энергетически невыгодное состояние, нейтроны ней распадутся и она раскукожится в белый карлик. И крупных кусков при слиянии нейтронных звезд, по результатам численного моделирования, образоваться не может.
Это происходит, когда сближающиеся звезды пересекают предел Роша, еще до начала слияния. Приливные силы в точках поверхности звезды, наиболее близких и наиболее дальних к ее партнерше, становятся больше, чем собственное гравитационное притяжение звезды. Из этих точек начинает выбрасываться газ, состоящий из железа (из коры звезды) и нейтронов (из верхней мантии). В результате к моменту начала слияния звезды погружены в газовое облако (с плотностью приблизительно в миллиард раз плотнее свинца и скоростью движения газа в одну десятую световой...), в котором и идут процессы образования сверхтяжелых элементов.
> Когда Вы считаете газ вырожденным, это у нас E-mu >> kT или E-mu << kT, как я понимаю.
mu >> kT, где mu — энергия Ферми. При T=0, в основном состоянии газа, энергии всех электронов E<=mu.
> Я стат. физику плохо помню, но как-то можно строго посчитать, как именно давление «не зависит от температуры».
На пальцах объяснить легко. Давление создают и возбужденные электроны, и те, которые сидят в основном состоянии (ведь последние тоже движутся, и при отражении от стенки будут передавать ей импульс). Когда kT много больше энергии Ферми, возбужденных электронов во-первых мало, а во вторых их импульс лишь ненамного выше импульса невозбужденных. Так что практически все давление вызывается невозбужденными электронами, а уравнение состояния газа получается P = a V^{-5/3}, где a — константа не зависящая от температуры. Зависимость от температуры конечно есть, но она дает в это уравнение только небольшую добавку, зависящую от температуры квадратично.
Благодаря этому свойству вырожденного газа в частности происходят такие астрофизические явления, как гелиевые вспышки красных гигантов (резкое начало реакции превращения гелия в углерод в ядре гиганта) и сверхновые типа Ia (взрывы углеродно-кислородных белых карликов). Общая схема этих процессов одинакова: начинается термоядерная реакция, температура растет, но вещество не расширяется (так как давление не увеличивается), реакция охватывает все запасы горючего, и только когда температура значительно превышает энергию Ферми и вырожденный газ превращается в обычный — происходит взрыв.
> Ну и в конце мы можем сжимать ферми-газ только до тех пор, пока он не станет бозе-газом — после этого его можно будет сжать ещё больше
Не можем. Если начать сжимать вещество белого карлика, то в какой-то момент энергия Ферми электронов превысит порог, после которого становится энергетическим выгодным поглощение электрона протоном с образованием нейтрона. Количество электронов начнет уменьшатся, вещество сжиматься, пока белый карлик не превратится в нейтронную звезду, состоящую уже из вырожденного нейтронного газа (с небольшой примесью протонов и электронного газа, блокирующего распад нейтронов). Но нейтроны — по прежнему фермионы. И даже если нейтроны в ядре звезды развалятся на кварки — кварки тоже фермионы. Превратить фермионный газ в бозонный повышением давления нельзя. Все ровно наоборот — только при низком давлении фермионы могут объединяться в изолированные друг от друга группы с целым спином. Вот например тот же гелий — атом гелия-4 в целом обладает свойствами бозона, благодаря чему и существует сверхтекучесть.
В белом карлике не идеальный, а вырожденный газ. У него уравнение состояния совершенно другое. Давление вырожденного газа при фиксированном объеме не зависит от температуры.
Забавно, но гелий в белом карлике в физическом смысле будет именно что металлом (блестящим веществом с высокой электропроводностью). Белые карлики состоят из плазмы, электроны от ядер отодраны и могут свободно путешествовать по всему объему карлика. Состояние с минимально возможной энергией для такой системы — вырожденный электронный газ (т.е. электроны в соответствии с принципом Паули последовательно заполняют все уровни). Ровно в таком же состоянии — вырожденного газа — находятся валентные электроны в металлах при абсолютном нуле.
Электроны в веществе белого карлика имеют большую кинетическую энергию, но передать ее чему либо (в том числе ядрам) не могут, поскольку это привело бы к нарушению принципа Паули. Поэтому система ядер может остыть до низких температур и образовать нечто вроде кристаллической решетки (поддерживаемой за счет кулоновского отталкивания).
Так что с точки зрения физики конденсированного состояния белые карлики состоят из металла, причем твердого… Но астрономы называют металлами не то, что физики, у астрономов это краткое название всех элементов тяжелее гелия, как и сказал автор предыдущего комментария.
John D. Lindl et al. «The physics basis for ignition using indirect-drive targets on the National Ignition Facility», Physics of Plasmas (2004), vol.11, pp. 339-491.
А вы какими источниками информации пользовались?
> прицепившись к температуре в 100 млн. К, чисто по формальному признаку
Этот «чисто формальный признак» демонстрирует то, что ничего кроме СМИ вы по этой теме не читали, но считаете себя при этом в праве критиковать специалистов.
> Как раз идея о том, что их нужно нагреть рентгеновскими фотонами до 100 млн. К, является весьма естественной.
А для того, чтобы заполнить хольраум равновесным излучением с температурой 100 млн.К, потребуется в миллион раз больше энергии, чем для 3 млн. То есть вместо 2 МДж лазерного излучения потребуется 2 тераджоуля. И впрям, очень естественная идея, странно что никто так не делает…
> Здесь же, по-видимому, рассчитывали подогреть топливо снаружи.
Греть DT плазму рентгеновским излучением — совершенно бессмысленная затея, она для него прозрачна.
> в бомбе, насколько можно судить по открытой, хотя и официально неподтвержденной информации о ее дизайне, для подогрева изнутри используется «свеча зажигания» из делящегося материала
По открытой информации, в 70х годах в СССР были разработаны т.н. сверхчистые бомбы, основной заряд в которых представлял из себя просто баллон с сжатым до 400 атмосфер дейтерием. Реакции деления в этих бомбах использовались только в первичном заряде, да и тот был сверхнизкой мощности (ок. 0.1 килотонны). Дейтериевый же заряд выдавал до 150 кт.
> Черное тело, кстати, нельзя нагреть до любой температуры с помощью излучения с низкой температурой.
Несомненно, низкотемпературным излучением, если подразумевать под ним равновесное излучение, тело можно нагреть только до температуры этого самого излучения. А вот лазерным излучением с низкой энергией фотонов тело можно нагреть до любой температуры (ну если не брать совсем уж экстремальные случаи, когда от высокой напряженности электрического поля лазерного излучения наступает пробой вакуума). Потому как энтропия лазерного излучения равна нулю.
Я конечно извиняюсь, но вы понимаете физику процесса чуть более чем никак.
Начнем с того, что температура внутри хольраума после нагрева — не 100 млн.град., а всего 2-3 млн. (200-300 эВ).
Нагрев до 100 млн. достигается только в пузырьке газа в центре капсулы после сжатия.
Обеспечивается такой нагрев газа двумя эффектами:
1) Испаряющаяся стенка капсулы работает как ракета, ее скорость подчиняется формуле Циолковского, так что скорость стенок в конце сжатия в несколько раз больше скорости истечения испарившегося вещества.
2) Адиабатическое сжатие центрального газового объема. Стенка капсулы работает как поршень, сжимающий газ. А так как масса стенок много больше массы газа — температура достигается много больше, чем получилась бы, если бы мы просто перевели кинетическую энергию стенок в тепловую.
Масса зажегшегося газа в любом случае очень мала, так что чтобы получить значительный энергетический выход, необходимо, чтобы этот первичный взрыв зажег сверхсжатое вещество, получившееся из твердого DT, намороженного на внутренние стенки капсулы (масса твердого DT в капсуле в 1000 раз больше, чем газообразного). Чтобы обеспечить разогрев и зажигание твердого DT, нужно, чтобы количество энергии, получившейся при сгорании газообразного DT, превышала количество энергии, потраченной на сжатие газа, как минимум в 16 раз. На сегодняшний момент, удалось получить выделение энергии из газа всего в 2 раза больше, чем потрачено на сжатие, то есть на порядок меньше, чем нужно.
Этим и объясняется, почему результат по общему энергетическому выходу так не дотягивает до планировавшегося изначально — газообразный DT горит, но недостаточно для воспламенения твердого DT. В свою очередь, газообразный DT плохо горит из-за того, что при сжатии оболочка теряет свою сферическую симметрию из-за разнообразных неустойчивостей, и температура и давление газа после сжатия слегка не дотягивают до ожидавшихся.
Что касается вашего рассуждения, что абсолютно черное тело типа нельзя нагревать низкотемпературным излучением — оно не верно. Физическая модель абсолютно черного тела (в экспериментах с которой собственно и было открыто распределение Планка) — это ящик с маленькой дыркой. Какое бы мы излучение не запускали внутрь ящика через эту дырку — после нескольких десятков поглощений/испусканий стенками оно забудет свое исходное спектральное распределение и приобретет планковское. Так что для получения чернотельного излучения любой желаемой температуры внутри хольраума нужно два условия: 1) малость дырок для ввода излучения; 2) высокая фокусировка лазерных лучей, чтобы завести внутрь достаточное количество энергии. Длина волны лазерного излучения сказывается только косвенно — чем больше длина, тем из-за дифракции сложнее фокусировать лучи.
Более реалистичный вариант — магнитный парус. Это кольцо из сверхпроводящей проволоки с током, создающее магнитное поле, которое обеспечивает торможение из-за взаимодействия с межзвездной плазмой. Сила торможения пропорциональна кубу скорости, так что при скоростях меньше 1000 км/с магнитный парус крайне неэффективен, и дотормаживать до нуля придется другим способом, например электрическим парусом (положительно зараженная проволока, отталкивающая протоны солнечного ветра).
Но все эти штуки в Старчип весом 1 грамм не засунешь. Так что его и не предполагается тормозить. Он должен будет пролететь сквозь систему и сделать единственную фотографию планеты. В общем, особенного научного смысла в этом нет — фотографии экзопланет с разрешением порядка 1 км обещает проект телескопа в гравитационном фокусе Солнца arxiv.org/abs/1802.08421, а лететь до гравитационного фокуса гораздо ближе, чем до другой звезды.
Вообще, ЧД взаимодействует с внешними электромагнитными полями так, как будто на месте горизонта находится проводящая сфера с сопротивлением около 140 Ом (я эту информацию подчерпнул из книжки Кипа Торна «Черные дыры»).
В оригинальном проекте в качестве материала предлагались диэлектрические зеркала, сделанные из сверхпрозрачных материалов (типа использующихся в световодах оптических линий связи). Для паруса сойдет двухслойное диэлектрическое зеркало — этого достаточно для того, чтобы отразить назад большую часть света. То что значительная часть пройдет насквозь — неважно, главное чтобы в самом парусе не поглощалось. А для защиты от лазерного излучения собственно аппарата (который сложно сделать идеально прозрачным) придется использовать полноценное многослойное диэлектрическое зеркало, практически полностью отражающее излучение на частоте волны используемого лазера.
1) Есть более серьезный, чем мой, расчет arxiv.org/abs/1608.05284
как раз для случая 0.2с. Из него получается, что за время полета до Альфы Центавра из-за ударов пыли выгорит 0.5мм толщины щита, если он сделан из кварца.
2) Для Старчипа решить эту проблему просто — после окончания разгона аппарат просто поворачивается ребром к направлению своего движения. Ну выгорит полмиллиметра с края, не страшно.
Ну или можно рассматривать это так — с точки зрения внешнего наблюдателя, упавший заряд навечно застревает на горизонте событий. Его поле при этом никуда не пропадает.
Польза от магнитного поля в том, что оно защищает от солнечного ветра саму атмосферу. Без него частицы солнечного ветра выбивали бы атомы из верхних слоев атмосферы в космос, и атмосфера бы постепенно улетучилась, как это по видимому произошло на Марсе. Но для заметной утечки поле должно отключиться не на тысячелетия, а на сотни миллионов лет…
elementy.ru/novosti_nauki/431138/Kletki_razvivayushchegosya_mozga_podvergayutsya_sluchaynym_geneticheskim_modifikatsiyam
На одной из стадий эмбрионального развития, в клетках-предшественниках нейронов на несколько дней отключается защита от размножения ретротранспозонов (этаких дегенерировавших вирусов, кусков ДНК, способных к копированию себя и встраиванию в случайные участки генома).
В результате в мозге возникают группы нейронов, подвергшихся одной и той же случайной генетической модификации, отличающиеся генетически от других подобных групп. Это происходит только с нейронами, в других клетках организма защита не отключается. Интенсивнее всего ретротранспозоны размножаются в нейронах коры и гиппокампа. Зачем это нужно организму — непонятно.
quspin.com/products-qzfm/zero-field-magnetometer-description
Свет от точно настроенного полупроводникового лазера проходит через стеклянную ячейку, заполненную парами рубидия и регистрируется фотоприемником. Когда фоновое магнитное поле равно нулю, атомы рубидия почти не поглощают свет. Магнитное поле в направлении, перпендикулярном световому пути, заставляет атомы поглощать больше света. Фотоприемник создает электрический ток, пропорциональный свету, прошедшему через паровую камеру, и чувствует это изменение прозрачности.
Если вы посмотрите на выход фотоприемника в зависимости от прилагаемого магнитного поля, вы увидите, что выход имеет форму линии Лоренца. Этот лоренцевый выход называется резонансом нулевого поля (ZF) и является откликом магнитометра. Его типичная ширина (полная ширина в половине максимума — FWHM) составляет около 30 нТл в нашем QZFM.
Значение поля задается отклонением от пика лоренциана. Простым способом измерения этого отклонения является определение производной лоренциана. Мы применяем небольшое колебательное магнитное поле около 1 кГц (называемое полем модуляции) с использованием внутренней катушки. С помощью фазочувствительного блокирующего усилителя, работающего на частоте модуляции, мы демодулируем выходной сигнал фотодетектора, чтобы получить антисимметричную форму линии, называемую дисперсионной кривой. Дисперсионная кривая имеет максимальный наклон в нулевом поле и функционирует как выход магнитометра.
mu >> kT, где mu — энергия Ферми. При T=0, в основном состоянии газа, энергии всех электронов E<=mu.
> Я стат. физику плохо помню, но как-то можно строго посчитать, как именно давление «не зависит от температуры».
На пальцах объяснить легко. Давление создают и возбужденные электроны, и те, которые сидят в основном состоянии (ведь последние тоже движутся, и при отражении от стенки будут передавать ей импульс). Когда kT много больше энергии Ферми, возбужденных электронов во-первых мало, а во вторых их импульс лишь ненамного выше импульса невозбужденных. Так что практически все давление вызывается невозбужденными электронами, а уравнение состояния газа получается P = a V^{-5/3}, где a — константа не зависящая от температуры. Зависимость от температуры конечно есть, но она дает в это уравнение только небольшую добавку, зависящую от температуры квадратично.
Благодаря этому свойству вырожденного газа в частности происходят такие астрофизические явления, как гелиевые вспышки красных гигантов (резкое начало реакции превращения гелия в углерод в ядре гиганта) и сверхновые типа Ia (взрывы углеродно-кислородных белых карликов). Общая схема этих процессов одинакова: начинается термоядерная реакция, температура растет, но вещество не расширяется (так как давление не увеличивается), реакция охватывает все запасы горючего, и только когда температура значительно превышает энергию Ферми и вырожденный газ превращается в обычный — происходит взрыв.
> Ну и в конце мы можем сжимать ферми-газ только до тех пор, пока он не станет бозе-газом — после этого его можно будет сжать ещё больше
Не можем. Если начать сжимать вещество белого карлика, то в какой-то момент энергия Ферми электронов превысит порог, после которого становится энергетическим выгодным поглощение электрона протоном с образованием нейтрона. Количество электронов начнет уменьшатся, вещество сжиматься, пока белый карлик не превратится в нейтронную звезду, состоящую уже из вырожденного нейтронного газа (с небольшой примесью протонов и электронного газа, блокирующего распад нейтронов). Но нейтроны — по прежнему фермионы. И даже если нейтроны в ядре звезды развалятся на кварки — кварки тоже фермионы. Превратить фермионный газ в бозонный повышением давления нельзя. Все ровно наоборот — только при низком давлении фермионы могут объединяться в изолированные друг от друга группы с целым спином. Вот например тот же гелий — атом гелия-4 в целом обладает свойствами бозона, благодаря чему и существует сверхтекучесть.
Электроны в веществе белого карлика имеют большую кинетическую энергию, но передать ее чему либо (в том числе ядрам) не могут, поскольку это привело бы к нарушению принципа Паули. Поэтому система ядер может остыть до низких температур и образовать нечто вроде кристаллической решетки (поддерживаемой за счет кулоновского отталкивания).
Так что с точки зрения физики конденсированного состояния белые карлики состоят из металла, причем твердого… Но астрономы называют металлами не то, что физики, у астрономов это краткое название всех элементов тяжелее гелия, как и сказал автор предыдущего комментария.
Я вам излагал банальности из:
John D. Lindl et al. «The physics basis for ignition using indirect-drive targets on the National Ignition Facility», Physics of Plasmas (2004), vol.11, pp. 339-491.
А вы какими источниками информации пользовались?
> прицепившись к температуре в 100 млн. К, чисто по формальному признаку
Этот «чисто формальный признак» демонстрирует то, что ничего кроме СМИ вы по этой теме не читали, но считаете себя при этом в праве критиковать специалистов.
> Как раз идея о том, что их нужно нагреть рентгеновскими фотонами до 100 млн. К, является весьма естественной.
А для того, чтобы заполнить хольраум равновесным излучением с температурой 100 млн.К, потребуется в миллион раз больше энергии, чем для 3 млн. То есть вместо 2 МДж лазерного излучения потребуется 2 тераджоуля. И впрям, очень естественная идея, странно что никто так не делает…
> Здесь же, по-видимому, рассчитывали подогреть топливо снаружи.
Греть DT плазму рентгеновским излучением — совершенно бессмысленная затея, она для него прозрачна.
> в бомбе, насколько можно судить по открытой, хотя и официально неподтвержденной информации о ее дизайне, для подогрева изнутри используется «свеча зажигания» из делящегося материала
По открытой информации, в 70х годах в СССР были разработаны т.н. сверхчистые бомбы, основной заряд в которых представлял из себя просто баллон с сжатым до 400 атмосфер дейтерием. Реакции деления в этих бомбах использовались только в первичном заряде, да и тот был сверхнизкой мощности (ок. 0.1 килотонны). Дейтериевый же заряд выдавал до 150 кт.
> Черное тело, кстати, нельзя нагреть до любой температуры с помощью излучения с низкой температурой.
Несомненно, низкотемпературным излучением, если подразумевать под ним равновесное излучение, тело можно нагреть только до температуры этого самого излучения. А вот лазерным излучением с низкой энергией фотонов тело можно нагреть до любой температуры (ну если не брать совсем уж экстремальные случаи, когда от высокой напряженности электрического поля лазерного излучения наступает пробой вакуума). Потому как энтропия лазерного излучения равна нулю.
Начнем с того, что температура внутри хольраума после нагрева — не 100 млн.град., а всего 2-3 млн. (200-300 эВ).
Нагрев до 100 млн. достигается только в пузырьке газа в центре капсулы после сжатия.
Обеспечивается такой нагрев газа двумя эффектами:
1) Испаряющаяся стенка капсулы работает как ракета, ее скорость подчиняется формуле Циолковского, так что скорость стенок в конце сжатия в несколько раз больше скорости истечения испарившегося вещества.
2) Адиабатическое сжатие центрального газового объема. Стенка капсулы работает как поршень, сжимающий газ. А так как масса стенок много больше массы газа — температура достигается много больше, чем получилась бы, если бы мы просто перевели кинетическую энергию стенок в тепловую.
Масса зажегшегося газа в любом случае очень мала, так что чтобы получить значительный энергетический выход, необходимо, чтобы этот первичный взрыв зажег сверхсжатое вещество, получившееся из твердого DT, намороженного на внутренние стенки капсулы (масса твердого DT в капсуле в 1000 раз больше, чем газообразного). Чтобы обеспечить разогрев и зажигание твердого DT, нужно, чтобы количество энергии, получившейся при сгорании газообразного DT, превышала количество энергии, потраченной на сжатие газа, как минимум в 16 раз. На сегодняшний момент, удалось получить выделение энергии из газа всего в 2 раза больше, чем потрачено на сжатие, то есть на порядок меньше, чем нужно.
Этим и объясняется, почему результат по общему энергетическому выходу так не дотягивает до планировавшегося изначально — газообразный DT горит, но недостаточно для воспламенения твердого DT. В свою очередь, газообразный DT плохо горит из-за того, что при сжатии оболочка теряет свою сферическую симметрию из-за разнообразных неустойчивостей, и температура и давление газа после сжатия слегка не дотягивают до ожидавшихся.
Что касается вашего рассуждения, что абсолютно черное тело типа нельзя нагревать низкотемпературным излучением — оно не верно. Физическая модель абсолютно черного тела (в экспериментах с которой собственно и было открыто распределение Планка) — это ящик с маленькой дыркой. Какое бы мы излучение не запускали внутрь ящика через эту дырку — после нескольких десятков поглощений/испусканий стенками оно забудет свое исходное спектральное распределение и приобретет планковское. Так что для получения чернотельного излучения любой желаемой температуры внутри хольраума нужно два условия: 1) малость дырок для ввода излучения; 2) высокая фокусировка лазерных лучей, чтобы завести внутрь достаточное количество энергии. Длина волны лазерного излучения сказывается только косвенно — чем больше длина, тем из-за дифракции сложнее фокусировать лучи.