Использование эффекта Доплера и аберрации для создания реактора.

on 08 November 2009.


Принципиально возможно создание управляемого реактора, основанного на эффекте Доплера и аберрации.

 

Предположим, мы имеем луч (пучок) радиоактивных частиц, который излучает не фотоны, а частицы. Этот пучок влетает в вакуумированную трубу. В середине трубы стоит диафрагма с отверстием для пролетающего пучка. С обоих сторон диафрагмы установлены датчики-приемники радиоактивного излучения. Ставится вопрос: с какой стороны диафрагмы приемники зафиксируют большую интенсивность радиоактивного излучения?

 

 

 

Ответ может быть только один: со стороны набегающего потока интенсивность будет больше. И причем не только за счет Доплер  эффекта, а и за счет аберрации.

По Доплеру отнюдь не безразлично, что излучает поток частиц: кванты или частицы. Величина эффекта будет зависеть не только от относительной скорости источника и приемника, но и от скорости излучаемых частиц. Поэтому для квантов, движущихся со скоростью света, эффект будет значительно меньше, чем для частиц, летящих со скоростью меньше световой.

df/f=(V/c)cosj

где df- разница частот излученного и принятого сигнала

V- скорость источника,

с- скорость света,

j - угол между направлением на объект излучения и скоростью объекта.

Если объект излучает не свет, а частицы, которые летят со скоростью, меньшей с, то эффект, как мы видим, может многократно возрасти (в знаменателе вместо С будет скорость частиц).

Если для излучения приведенная формула выражала изменение частоты, то для частиц она будет выражать изменение количества регистрируемых частиц.

Звездная аберрация обусловлена конечной скоростью распространения света. Если источник излучения - звезда - и наблюдатель имеют какую-то скорость друг относительно друга, то наблюдатель зафиксирует не истинное положение источника, а  положение, смещенное в сторону апекса. Апекс - эта та точка в пространстве, куда направлено движение.

Рис.1

Объект находится впереди по ходу движения.  Кажущееся положение      его стремится   к апексу.

Рис.2.   

 Объект находится позади . Кажущееся положение удаляется от антиапекса.



И опять-таки величина эффекта аберрации, смещение наблюдаемого положения источника от истинного, будет зависеть от того, что излучает источник: частицы или кванты. Для частиц, скорость которых значительно меньше световой, эффект будет колоссален. А если скорость сближения источника и наблюдателя приближается к световой, а скорость излучаемых частиц будет значительно меньше скорости пучка, то практически все излученные частицы попадут на мишень.

Предположим, что от некоторой покоящейся массы, например, трития на пробную площадку попадало N частиц распада в секунду. Предположим, что эта масса ускорена до некоторой  скорости, движение происходит в сторону площадки. По Доплеру возрастет число регистрируемых частиц распада на пробной площадке (пусть в п раз). За счет аберрации число частиц, регистрируемых на площадке, еще возрастет в К раз. Тогда число частиц возрастет в Кхп раз (причем К значительно больше единицы). Возрастет и энергия частиц. Однако не все частицы увеличат одинаково энергию: ведь направления их первичного излучения могли быть самыми разнообразными. Поэтому спектр энергий частиц будет достаточно широк.

При увеличении скорости пучка частиц все большее число частиц распада будет лететь вперед. То есть те частицы, которые наблюдатель, движущийся вместе с пучком, воспринимает, как излученные, например, перпендикулярно скорости движения, неподвижным наблюдателем (пробной площадкой) будут восприниматься как набегающие на него. И даже более того. Некоторые частицы, которые были излучены из набегающего  пучка назад, и которые никогда не могли быть восприняты при неподвижном источнике и наблюдателе, будут восприниматься неподвижным наблюдателем, как набегающие на него, будут попадать на измерительную площадку.

Это можно сравнить с бросанием камней из поезда. Даже бросив камень из поезда назад, но не превысив при этом скорость поезда можно угодить в наблюдателя на перроне (бросили из окна поезда камень назад, а угодили в спину провожающему, идущему за вагонами.).

Итак, луч ионов трития пролетает мимо мишени - нашей пробной площадки. Как было показано, количество частиц распада, зафиксированных на мишени со стороны хода луча, может регулироваться скоростью пролета ионов. Частицами распада в данном случае являются нейтроны, поэтому, если мишень есть вещество, для которого эти нейтроны являются инициатором деления, то можно управлять процессом деления. В конкретной установке предпочтительно замкнуть траекторию движения луча ионов трития кольцом - это позволит многократно прогонять непрореагировавшие частицы мимо мишени.

Можно рассматривать подобную систему: ускоренный поток радиоактивных частиц и площадку, перпендикулярную лучу, как концентратор излучения, причем всех видов, но с разной степенью эффективности. Это дает уникальную возможность создавать пучки нейтронов, альфа частиц, электронов, нейтрино, всех видов электромагнитного излучения.

Как ни странно, чем меньше скорость продуктов распада, тем большее их количество попадет на измеритель, тем более эффективен такой концентратор.

Удивительно напоминает это эффект Черенкова - тот же конус излучения. Эффект Черенкова возникает в среде, в которой скорость света меньше, чем в вакууме. Но Черенков использовал не самоизлучающие частицы, а электроны, скорость которых превышала световую для данного вещества (электроны выбивались гамма лучами из атомов среды). В нашем же опыте в качестве скорости распространения выступает не скорость света, а  скорость частиц, которая может быть в десятки и тысячи раз меньшей. Поэтому и возможность регулирования угла раскрытия конуса значительно больше.