Антиматерия
Если верить физикам — а мы им верим! — у каждой частицы есть двойник с той же массой и спином, но обратными характеристиками. Это и есть антиматерия. И при встрече с обычной материей они обе аннигилируют, оставляя кучку фотонов. Поэтому у нас пока не появились космические корабли на антиматерии… Но такие проекты есть, потому что антиматерия гораздо ближе, чем вы думаете!
Вокруг нас постоянно возникают позитроны — анти-электроны. Например, при распаде калия-40 в бананах. А еще эти античастицы используются в медицине. Так что если вы хоть раз проходили исследование на ПЭТ-томографе, вам вводили препарат, который при распаде производил внутри вас позитроны — то есть антиматерию!
Термоядерный синтез
В «Интерстелларе» герои летят на корабле, энергию которому дает термоядерный синтез — слияние ядер атомов с получением более тяжелого ядра и выделением энергии. Главные «специалисты» в этой сфере — звезды. Из водорода они делают гелий.
Ученые надеются «добыть» энергию, запустив управляемую термоядерную реакцию на Земле. Реализации этой масштабной задачи посвящён международный проект ИТЭР, в котором активно участвуют Росатом и наши ученые. А на территории России — проект токамака с реакторными технологиями в Троицке, который строится в рамках комплексной программы развития атомной науки, техники и технологий (КП РТТН). Там на площадке ГНЦ РФ ТРИНИТИ строят инфраструктуру под отечественный прототип будущего промышленного термоядерного реактора и нейтронного источника (к нейтронам мы еще вернемся!). Именно тут будут применяться знания и опыт, полученные во время работы над ИТЭР.
Плазма
Чтобы добиться реакции синтеза, вещество в упомянутом ИТЭР разогреют до состояния плазмы. Плазма — одно из агрегатных состояний вещества, при котором электроны «отправляются в свободное плавание». То есть в этом состоянии вещество состоит из нейтральных и заряженных частиц, а также свободно летающих электронов.
То есть это вовсе не «светящиеся сгустки», как нам часто показывают в научно-фантастических фильмах! А вот эффективный плазменный ракетный двигатель — наше ближайшее будущее. В России сейчас активно исследуют и тестируют плазменные технологии в рамках той же комплексной программы развития атомной науки, техники и технологий (КП РТТН).
Нейтрино или нейтрон?
В фильме-катастрофе «2012» все проблемы начинаются с того, что «мутировали нейтрино». Нейтрино — нейтральные частицы с очень маленькой массой. Из-за этих своих свойств они почти не взаимодействуют с веществом и пролетают вселенную насквозь — в том числе и нас с вами. Подержите ладонь под солнцем одну секунду — и через нее пролетит миллиард нейтрино. Ученые ими интересуются, потому что эти частицы не вписываются в принятую физическую модель Вселенной.
И хотя название «нейтрино» в переводе с итальянского означает «нейтрончик», их нельзя путать. Нейтроны — тяжелые частицы, один из главных компонентов атомных ядер. Неспроста одна из сфер, в которой постоянно упоминаются нейтроны, — атомная энергетика. Нейтроны тут и настоящее, и будущее.
На тепловых нейтронах работают самые распространенные сегодня ядерные реакторы. А будущее — за быстрыми нейтронами. И в первую очередь потому, что в реакторах на быстрых нейтронах нарабатываются делящиеся изотопы, которые могут быть использованы повторно. Именно поэтому на территории Сибирского химического комбината в Северске Томской области возводится опытно-демонстрационный энергетический комплекс в составе энергоблока с реактором БРЕСТ-ОД-300 со свинцовым теплоносителем и завода по переработке облученного топлива и производству нового топлива. На комплексе впервые в мире будет продемонстрирована работа полного комплекса объектов, обеспечивающих замыкание топливного цикла.
И, конечно, никакое развитие атомной техники не может быть без научных исследований и экспериментов. Именно такую установку сейчас создают в Димитровграде Ульяновской области опять же в рамках КП РТТН. Многоцелевой Быстрый Исследовательский Реактор (МБИР) обеспечит страну исследовательской инфраструктурой на ближайшие полвека.
Квантовая физика и лазеры
Квантовый эффект — популярная тема в научно-фантастических фильмах. Вообще, кванты — неделимые порции величины в физики. Например, фотон — это квант электромагнитного излучения. А лазер — оптический квантовый генератор. Его «брат» — мазер, работающий в микроволновом диапазоне, уже применяется в системах точного времени, локации, радиотелескопах. К разряду фантастических относят лазеры рентгеновского и гамма-диапазона. Их конструкция теоретически обоснована, но до практического применения еще далеко.
Применений у лазеров множество: с их помощью можно измерять расстояния, обрабатывать поверхности, запускать химические реакции, манипулировать частицами — например, удерживать плазму в термоядерном реакторе! — исправлять зрение и удалять опухоли, передавать и обрабатывать информацию.
Или вот — недавно на Сахалине мобильным лазером, разработанным специалистами Троицкого института инновационных и термоядерных исследований (ГНЦ РФ ТРИНИТИ) в рамках Единого отраслевого тематического плана (ЕОТП) НИОКР Росатома, разрезали затонувший корабль и удалили с воды нефтяное пятно.
