Многоликая плазма

В шестидесятые годы у студентов-физиков пользовалась особой любовью песня-марш Владимира Высоцкого, где есть такие строки: "А с этою плазмой дойдешь до маразма, И это довольно почетно..." Не одно поколение физиков выросло с этой песней, распевая ее вечером у костра в походах и стройотрядах. Орали ее и мы, тогдашние студенты, толком не представляя себе, сколь необычна, загадочна и коварна эта самая плазма. Знали, что в Советском Союзе лауреат Нобелевской премии Лев Ландау (или Дау, как мы с любовью тогда его называли) занимался проблемами плазмы. Позже у всех на слуху был проект вечно соревнующихся с американцами советских физиков по осуществлению реакции управляемого термоядерного синтеза. Реакции, аналогичной процессам, происходящим на Солнце и других звездах. Решение этой проблемы обеспечило бы человечество энергией на неограниченный срок.

Прошло почти сорок лет, но проблема эта, по большому счету, так и осталась нерешенной. Сегодня как у нас, так и за рубежом ученые лишь на миллионные доли секунды могут запустить и удержать микротермоядерную реакцию в лабораторных условиях на установках типа "Токамак". Энергии из этого, конечно же, не выжмешь никакой.

А всему виной -- коварная и непослушная плазма! Ведь, в отличие от неуправляемого взрыва термоядерной (водородной) бомбы, для того чтобы происходила контролируемая термоядерная реакция, необходимо создать, как говорят физики, высокотемпературную плазму (это более ста миллионов градусов). Но это только часть проблемы. Основная же проблема -- удержание, то есть чтобы плазма существовала достаточно длительное время в контролируемом объеме пространства и была термоизолирована от внешней среды.

На какие только хитрости в связи с этим не пускались физики во всем мире! Бомбардировали микромишени из различных веществ мощными потоками электронов и других частиц, воздействовали на эти мишени сфокусированным излучением лазеров, создавали специальные магнитные ловушки, чтобы удержать полученную этими способами плазму -- хоть и на короткий, но достаточно ощутимый миг... Ученые даже додумались до того, что плазму создавали облучением твердых крупинок мишени, содержащих дейтерий и тритий, мощнейшими лазерными импульсами, вызывая при этом последовательность термоядерных микровзрывов! Но -- нет! Воз и ныне там. Не удалось "приручить" высокотемпературную плазму.

Сегодня интерес к искусственно получаемой плазме высок не только в связи с продолжающимися разработками в области управляемых термоядерных реакций, но и в связи с другими, -- более обыденными, но при этом не менее нужными -- техническими и технологическими целями.

Низкотемпературная плазма (всего лишь в тысячи градусов) уже сегодня служит человеку: в газоразрядных источниках света, лазерах, в плазмотронах для резки, сварки металлов и нанесения покрытий... А еще для получения редких соединений, в усиленно разрабатываемых ныне, но пока еще являющихся экзотическими, перспективных для длительных космических полетов плазменных двигателях... По многим из этих направлений белорусскими учеными получены впечатляющие результаты.

Об этом свидетельствует и не так давно прошедший в Институте молекулярной и атомной физики НАН Беларуси международный симпозиум. Он собрал ученых, занимающихся проблемами физики и диагностики лабораторной и астрофизической плазмы. Вот лишь некоторые из практических результатов применения плазмы белорусскими учеными.

Одно из направлений в области высоких технологий, которое сегодня интенсивно развивается во всем мире, -- создание алмазоподобных защитных пленок лазерно-плазменным методом, в котором используется облучение углеродной мишени. Благодаря тому, что лазерное излучение наиболее "стерильно" и легко управляемо, этот метод обладает определенными преимуществами перед чисто плазменным напылением таких пленок. Так считают ученые Института тепло- и массообмена имени А.В.Лыкова НАН Беларуси, которые предложили этот метод.

Алмазоподобные пленки сегодня все шире используются в машиностроении для упрочнения поверхностей, в качестве антикоррозионных слоев, в качестве полупроводниковых структур в микроэлектронной промышленности, а также для защиты оптических элементов. В Институте прикладных физических проблем имени А.Н.Севченко Белгосуниверситета создана экспериментальная установка, которая позволяет не только получать такие пленки, но и эффективно проводить контроль их толщин и оптических параметров.

В Институте молекулярной и атомной физики НАН Беларуси предложено устройство-реактор для плазменной обработки разнообразных порошков, позволяющих создавать новые материалы. Оно характеризуется высокой производительностью, низкими энергозатратами и уже сейчас пригодно для промышленного использования.

В белорусском плазменном реакторе применяются уникальные элементы, защищенные патентами США, ФРГ, Англии, Венгрии и прошедшие в свое время длительные опытно-промышленные испытания при обработке поверхности строительных материалов. Созданный нашими физиками плазменный реактор испытывался также для уничтожения с его помощью токсических промышленных отходов и пришедших в негодность ядохимикатов. Для последних наблюдаемый эффект поразителен: частицы ядохимикатов в процессе их обработки плазмой "остекловываются", вследствие чего ядохимикат не может выйти за пределы такой рукотворной оболочки...