Никола Тесл1

Никола Тесла (1856-1943 гг.), американский изобретатель. Родился 10 июля 1856 года в Смиляне (Хорватия). Окончил Политехнический институт в Граце (1878г.) и Пражский университет (1880г.) Работал инженером в Будапеште и Париже. В 1884 году приехал в Нью-Йорк, организовал лабораторию и вскоре изобрёл генератор двухфазного переменного тока. Тесла разработал несколько конструкций многофазных генераторов, электродвигателей и трансформаторов, а также системы передачи и распределения многофазных токов. Позже такая система была применена на гидроэлектростанции Ниагарского водопада. В 1888г. Тесла открыл явление вращающегося магнитного поля, на основе которого построил электрогенераторы высокой и сверхвысокой частот. В 1891 году сконструировал резонансный трансформатор (трансформатор Теслы), позволяющий получать высокочастотные колебания напряжения с амплитудой до 106 В, и первым указал на физиологическое воздействие токов высокой частоты. Исследовал лампы и двигатели, работающие на высокочастотном токе без проводов. Построил радиостанцию в Колорадо и радиоантену в Лонг-Айленде.

Достижения Теслы: внедрение переменного тока, открытие рентгеновского излучения, сделанное за 5 лет раньше до Рентгена; изобретение линейного коллайдера (Большой коллайдер в Швейцарии - кольцевой, более примитивный, чем у Теслы). Все фундаментальные частицы (лептоны и кварки) обладают спином ½(в единицах постоянной Планка h). Условно представим себе, что электрон и другие фермионы-маленькие волчки. Когда такая частица движется, направление её спина может совпадать с направлением импульса либо быть ему противоположным. Ориентация спина частицы относительно направления её импульса называется спиральностью частицы. Если «волчок» вращается по часовой стрелке, говорят, что частица имеет положительную спиральность (правые частицы), если против - отрицательную спиральность (левые частицы).

Когда частица обладает массой, спиральность можно изменить на противоположную, остановив частицу и вновь разогнав до той же скорости в обратном направлении. Отсюда следует, что массивные частицы способны иметь оба значения спиральности, т.е. быть правыми и левыми. Иначе обстоит дело с частицами без массы, например с нейтрино. Для них не существует системы отсчёта, в которой бы они покоились: эти частицы неизменно движутся со скоростью света. А поскольку безмассовые частицы нельзя остановить, их спиральность никогда не меняется. Правое нейтрино всегда правое, левое – всегда левое. Вопрос о том, какова спиральность нейтрино, решили экспериментально: оказалось, что они обладают отрицательной спиральностью. Соответственно, антинейтрино характеризуется положительной спиральностью. Почему это так, пока выяснить не удалось. Чтобы объяснить принцип работы кольцевого (Большого коллайдера) и линейного коллайдера, я попытаюсь применить теорию суперсимметрии и суперструны. Итак, одной из наиболее таинственных симметрий является перестановочная симметрия между тождественными частицами в квантовой механике, иначе называемая принципом тождественности частиц. Она вводит разделение элементарных частиц на фермионы и бозоны. Первые обладают полуцелым спином, вторые – целым. В теории поля с помощью фермионов описывается вещество, а бозоны оказываются переносчиками взаимодействий между фермионами, т.е. квантами физических полей.

Физический аспект суперсимметрии состоит в возможности классифицировать элементарные частицы по супермультиплетам, которые включают и фермионы, и бозоны, переходящие друг в друга при преобразованиях суперсимметрии. Например, в одном супермультиплете находятся гравитон (спин 2) и гипотетическая частица гравитино (спин 3/2). Выяснилось, что бесконечности, возникающие при перенормировках, имеют разные знаки для фермионов и бозонов. Следовательно, суперсимметрия приводит к взаимной компенсации бесконечностей, т. е. квантовая теория поля освобождается от наиболее неприятных – квадратичных расходимостей. В этом заключается одна из самых привлекательных черт суперсимметрии.

Однако, теория суперсимметрии не получила пока ещё прямого экспериментального подтверждения. Но доверие к ней настолько велико, что начат активный поиск предсказанных ею частиц (фотино, гравитино и др.) на недавно созданном ускорителе в ЦЕРНе. Благодаря идее суперсимметрии новую жизнь получила теория струн, в которой частицы и взаимодействия между ними рассматриваются не точечными, и не локальными, а протяжёнными, хотя и одномерными. В конце 60-х гг. начали развиваться струнные модели сильновзаимодействующих частиц. Мезон в них представляет собой струну с кварком на одном конце и антикварком – на другом. Все известные частицы- низшие гармоники струн. Полагают, что высшие гармоники рождались только на ранних стадиях эволюции Вселенной, когда энергия была в избытке. При обычных условиях существенны лишь состояния струн с наинизшей энергией. Эти состояния являются точечными и поддаются описанию методами стандартной теории.

Структура Вселенной определяется разными силами, действующими на разных расстояниях. Кварки объединяются за счёт сильного взаимодействия в протоны и нейтроны на расстояниях 10 -15 м. В атомном ядре протоны и нейтроны удерживаются ядерными (остаточными) силами, которые в свою очередь, исчезают на атомных масштабах (10-10 м). Здесь в игру вступают электромагнитные силы, связывающие электроны и ядра в нейтральные атомы.

Хотя электромагнитное взаимодействие – дальнодействующее и очень велико по сравнению с гравитацией, пока необъяснимое наличие положительных и отрицательных зарядов приводит к тому, что в больших скоплениях вещества они точно компенсируют друг друга. Однако гравитационный заряд (масса) не компенсируется ни при каких условиях, а лишь накапливается. В этом смысле гравитация радикально отличается от трёх иных взаимодействий, которые удаётся объединить в рамках Стандартной модели. Коллективные гравитационные эффекты могут различаться на элементарном (квантовом) уровне только в достаточно возбуждённой материи, при ускорении частиц до планковских энергий.

В своём первоначальном варианте теория струн была противоречивой, так как обязательно предсказывала наблюдаемые тахионы. Когда летом 1984 года Джону Шварцу из Калифорнийского технологического института Майклу Грину из Колледжа королевы Марии в Лондоне удалось построить суперсиммметричную теорию струн, большинство трудностей теории сразу исчезло. «Пытаясь, решись проблемы квантовой гравитации,- пишет Майкл Грин, - мы пришли к почти однозначным предсказаниям о характере других взаимодействий».

По современным представлениям, все адроны (барионы B и мезоны M) состоят из фундаментальных частиц - кварков q, причём барионы B~qqq, а мезоны M~qq-, где q- - антикварк. Шесть кварков объединяются попарно в три поколения, соответствующие трём поколениям лептонов. Особенность кварков, когда-то поразившая физиков своей нетривиальностью,- дробность их электрического заряда. Один из кварков любого поколения имеет заряд Q=2/3, а другой – заряд Q=-1/3. Кроме того, у каждого из шести кварков есть собственное квантовое число, отличающее данный кварк от других. Остроумные физики назвали это число запахом или ароматом (англ. Flavour). Кварки u (от англ. Up-«верхний») и d (от англ. Down- «нижний») различаются значением проекции изотопического спина I3 (подобно протону и нейтрону). Кварку s приписывается новая характеристика - странность s (англ. Strengeness), кварку c- очарование с (англ. Charm), кварку b- красота b (англ. Beauty), а последнему кварку t- истинность t (англ. Truth; иначе t-кварк называют «топ»- англ. Top, т. е. «самый верхний»).

Адроны, в состав которых входят кварки того или иного аромата, становятся обладателями соответствующего значения квантового числа (например, частица омега- sss имеет странность s=-3). Введение таких характеристик облегчает формулировку правил отбора. Вот одно из них: суммы странностей частиц в начале и конце реакции сильного взаимодействия одинаковы.

Обладающие наименьшей массой барионы со спином S=1/2, мезоны со спином S=0 и их кварковый состав показаны на диаграмме. Симметрия в расположении частиц отражает внутреннюю симметрию. Как видно из диаграммы, полное число легчайших адронов (они образованы из кварков u, d, s и имеют близкие массы и одинаковые спины) равно восьми; эти адроны образуют октет. С самого начала использования кварковой модели учёные столкнулись с серьёзной проблемой. По законам квантовой механики, стабильное состояние частицы отвечает состоянию наименьшей энергии, а оно всегда пространственно симметрично.

Я бы хотел сделать небольшое отступление, для того чтобы наглядно объяснить принцип действия Андронного и Линейного коллайдера, на примерах катодной трубки Дж. Дж. Томпсона, бэватрона Калифорнийского университета в Беркли (США) и детектора заряженных частиц «Гаргамелла» в Европейском центре ядерных исследований (ЦЕРН). Итак, начнём пожалуй с катодной трубки Джозефа Томпсона. Катодная трубка Джозефа Томпсона, с помощью которой был открыт электрон, свободно умещалась на лабораторном столе. Да и позже, вплоть до 40-х гг. ХХ в., элементарные частицы открывали исследователи-одиночки или группы из двух-трёх учёных. Со временем и эксперименты, и установки усложнялись. Количество участников конкретного опыта, как и число фамилий соавторов публикации о нём, постепенно возрастало: всё чаще встречались статьи, подписанные сотнями фамилий. Экспериментальная физика элементарных частиц превратилась в индустриальное производство, где заняты специалисты разных профессий, но физиков-экспериментаторов среди них меньшинство. Сами исследования планируются задолго до того, как вступит в строй нужный ускоритель, ведь под конкретные задачи ускорители и проектируются.

Не вдаваясь в технические детали устройства ускорителей разных типов, попытаемся понять, для чего необходимы всё более грандиозные установки и всё более высокие энергии ускоренных частиц.

Чтобы добраться до сердцевины ореха, смышлёная обезьяна камнем разбивает скорлупу. Физик, желающий выяснить, из чего состоит атом, ядро или элементарная частица, должен проделать, по существу, то же самое: подобрать «камень», «ударить» им по изучаемому объекту и посмотреть, что из этого получится. Однако законы квантовой физики, управляющие поведением микрообъектов, заставляют отводить «камню» ещё и роль «светильника».

Любой процесс измерения характеристик и определения свойств микрообъекта состоит из трёх этапов: выбора источника излучения, который будет освещать изучаемый объект; процесса взаимодействия излучения с объектом; анализа рассеянного на объекте излучения, что позволяет по изменениям параметров излучения судить о свойствах объекта. Иначе говоря, чтобы увидеть нечто, нужно. Как минимум, осветить это «нечто», причём отражённый от него свет должен попасть в глаза наблюдателю. Правда здесь есть одно «но»: объект удаётся различить, если его размер больше длины волны используемого света. Поэтому-то ни в какой оптический микроскоп нельзя разглядеть атомы и тем более элементарные частицы. Длина волны видимого света 10 в минус 7 степени м, а размер атома, а в 10 раз меньше- 10 в минус 8 степени м.

Согласно квантовой механике, любая массивная частица (например, электрон или протон) проявляет при определённых условиях не только корпускулярные, но и волновые свойства. Длина волны частицы альфа связана с её импульсом р соотношением де Бройля альфа=h/p, где h- постоянная Планка. Эта формула служит основой для расчёта электронных микроскопов и ускорителей, в которых роль света выполняют ускоренные частицы, например электроны. Длина волны электронов в пучке должна быть меньше 10 в минус 8 степени м, т. е. размера атома. Значит, по соотношению де Бройля, импульс электрона не может быть меньше h/альфа. Чем больше импульс (выше энергия электрона), тем мельче различаемый объект. А потому приходится строить всё более мощные ускорители, чтобы проникнуть ещё дальше вглубь материи, выяснить строение считавшихся ранее неделимыми частиц. Современные ускорители позволяют исследовать структуру материи и свойства пространства в масштабах порядка 10 в минус 19 степени метров.

Ускоренные до гигантских энергий, «освещающие» частицы разрушают мишень. При соударениях с ней возникают другие частицы, регистрируемые специальными устройствами-детекторами. И уже по траекториям разлетающихся осколков можно судить о свойствах частицы-мишени.

Насколько же сложна эта задача? За время поисков t- кварка в течение года на двух детекторах было зарегистрировано 6 трлн соударений «освещающих» протонов с антипротонами-мишенями (полученные данные сразу же фиксировались сверхмощными компьютерами и сохранялись в их памяти). На протяжении нескольких месяцев проводили отбор событий с использованием разных критериев. В результате число событий-кандидатов снизилось до 40 миллионов. Их анализировали уже особенно тщательно. А окончательный итог таков: на одном детекторе обнаружено 43 события рождения t- кварка, на другом-17.

; создание магнетрона-прибора генерирующего радиоволны сверхвысокой частоты; изучил биологическую активацию некротических тканей: Тесла заставлял с помощью электроимпульсов сокращаться онемевшие пальцы трупа, а умершую лягушку практически воскрешал.

По натуре Никола был одиночкой, к контактам с коллегами не стремился, учеников не оставил, большинство своих секретов не раскрыл. Душеприказчиком Николы был его племянник, посол Югославии в США. Его усилиями часть архива и была преправлена в Белград. Но всё самое ценное, представлявшее интерес для создания сверхмощных видов оружия, исчезло. Данная часть исследoваний и разработок Теслы используется Пентагоном США.Тесла представлял собой тот тип интеллектуала, который ради торжества идеи мог выпустить в свет любую, самую страшную разработку, по этой причине оставшиеся после смерти бумаги были конфискованы управлением научно-технической разведки Пентагона, а для публики было обнародовано "экспертное заключение" о том, что эти записи спекулятивны и умозрительны, они носят исключительно философский характер и не подразумивают никаких принципов или методов их реализации".

Опыт Теслы ("Операция Неведимка").

В 1943 году-году смерти Теслы- в порту Филадельфии стоял эсминец "Элдридж", обмотанный электоромагнитами высокой мощности. Когда был включён ток и корабль оказался в сильнейшем электромагнитном поле, его окутал зеленоватый туман, и вскоре эсминец исчез из поля зрения наблюдателей. В то же время он возник в порту Норфолк, в 350 милях от Филадельфии. Экипаж корабля оказался жертвой эксперимента: часть матросов получила серьёзные психические расстройства, многие заболели неизличимыми болезнями. Руководство США до сих пор замалчивает филадельфийский эксперимент, не подтверждая и не опровергая информацию об опытах телепортации корабля с людьми. Целью эксперимента было размагничивание корабля, чтобы он был неуязвим для морских мин, притягивающихся к железному корпусу. Почти мгновенный перенос многотонного объекта за сотни миль, даже если бы технически и был возможен, был сопряжён с выбросом такой колоссальной энергии, которая стёрла бы Штаты с лица Земли.

Он придумал способ беспроводной передачи энергии в пространстве. Для демонстрации своего изобретения, созданного с помощью ряда спонсоров, на острове Лонг-Айленд под Нью-Йорком была построена башня Уорденклиф. Он разъяснял финансистам, что эта система связи распространится на всё мировое пространство, что флотилия межпланетных кораблей за несколько часов сможет пересечь Солнечную систему вдоль и поперёк. Пока Тесла хотел хотел увлечь финансистов столь фантастичными замыслами, появились открытые публикации об изобретении радио русским учёным Поповым. Используя их и некоторые патенты самого Теслы, Маркони осуществил посылку радиосигнала через Атлантический океан (Тесла называл Маркони не иначе как "недалёким жуликом и мошенником"). Для Теслы это был пустячок, ничтожная доля его замыслов, но для прагматиков, финансировавших строительство башни Уорденклиф, такой осязаемый результат оказался понятней и ценней беспредельных фантазий гениального серба. Выходило, ни к чему столь грандиозные затраты-задача решается куда более дешёвым путём. Финансирование работ Теслы прекратилось.

"В настоящее время я работаю над созданием нового источника энергии" писал Тесла. Вероятно речь шла об одном и том же методе, только для беспроводной передачи энергия рассеивалась, а для уничтожения самолётов и кораблей она должна фокусироваться на движущихся объектах. По словам Теслы, новый тип энергии будет действовать посредством луча диаметром в одну стомиллионную долю сантиметра. Создатели лазера советские физики Басов и Прохоров несколько десятилетий спустя воплотили эти замыслы.

Всё что мы знаем о Тесле, свидетельствует о прямо противоположном: этот человек не блефовал. А если какие-то из сказанных им слов не укладываются в нашем сознании, значит, ещё не пришло время. Формула термоядерной энергии Теслы:f(t)= a1cos wt+...+b02/2+b2sin2wt+... .

Cavity temperature: 2 K (-271.2 °C or -456 °F) Detectors: 2, based on complementary technologies Site: To be determined in the next phase of the project ILC Community: Nearly 300 laboratories and universities around the world are involved in the ILC: more than 700 people are working on the accelerator design, and another 900 people on detector development. The accelerator design work is coordinated by the Global Design Effort, and the physics and detector work by the World Wide Study. Collisions: Between electrons and their antiparticles, positrons, in bunches of 5 nanometers (5 billionths of a meter) in height each containing 20 billion particles and colliding 14,000 times per second Energy: Up to 500 billion electronvolts (GeV) with an option to upgrade to 1 trillion electronvolts (TeV) Acceleration Technology: 16,000 superconducting accelerating cavities made of pure niobium Length: Approximately 31 kilometers, plus two damping rings each with a circumference of 6.7 kilometers Accelerating Gradient: 31.5 megavolts per meter.

Перевод: Полость температуры: 2 К (-271,2 ° C или -456 ° F) Детекторы: 2, основаны на дополнительных сайту технологий: будут определены на следующем этапе в сообществе проекта ILC: почти 300 лабораторий и университетов по всему миру принимают участие вILC: более 700 человек работают на ускорителе дизайн, и еще 900 людей на детекторе развития. Работа ускорителя дизайн координирует глобальные усилия Дизайн и физика и детектор работу World Wide исследования. Столкновения: Между электроны и их античастицы, позитроны, в пучки по 5 нанометров (5 миллиардных долей метра) в высоту каждая из которых содержит 20 миллиардов частиц и сталкивающихся 14000 раз в секунду Энергия: до 500 миллиардов электрон-вольт (ГэВ) с возможностью обновления до 1 трлн электрон-вольт (ТэВ) Acceleration Technology: 16.000 сверхпроводящих ускоряющих резонаторов из чистого ниобия Продолжительность: приблизительно 31 км, а также два демпфирования кольца каждая с окружностью в 6,7 километрах Ускорение Gradient: 31,5 мегавольт на метр.

The first ILC research director was appointed by the International Linear Collider Steering Committee in October, 2007. The research directorate is responsible for the development of the experimental program of the ILC. In particular, this includes, as specified by the charge drafted by the ILCSC:

devising the procedures that will result in two contrasting and complementary detector designs proposed by groups that are capable of completing detector engineering design reports (EDRs), helping to secure the resources which are required by interacting with lab directors, funding agencies, and universities, endorsing major technical decisions by the collaborations, guiding the global detector R&D activities, as long as such management is required, promoting the ILC project together with ILCSC and GDE.

Перевод: Первые исследования ILC директора был назначен Международный линейный коллайдер Руководящего комитета в октябре 2007 года. Исследование управление отвечает за разработку экспериментальной программы ILC. В частности, это включает в себя, как указано заряд разработан ILCSC: разработка процедур, что приведет к двух противоположных и взаимодополняющих детектор конструкции предложенных групп, которые способны завершения детектор проектирования отчетов (EDRS), помогают обеспечить ресурсы, которые требуются при взаимодействии с лабораторией директоров, финансовых учреждений и университетов, одобряя основные технические решения по сотрудничеству, руководящие глобального детектора R & D деятельность тех пор, пока такое управление не требуется, содействие ILC проекта вместе с ILCSC и GDE.

These two detector groups are now preparing Detailed Baseline Designs (DBDs), to be completed by the end of 2012. The contents of these will follow the specifications requested by the ILC Research Director.

The Benchmarks Task Force has specified benchmark reactions for the DBD.

Перевод: эти две группы детекторов сейчас готовятся проекты детальной Baseline (ДБДС), должно быть завершено к концу 2012 года. Содержание этих будет следовать спецификациям с просьбой ILC директор Research.