Тяжёлые ионы. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Тяжёлые ионы - атомы хим. элементов с массой, большей, чем у атома Не. Ускорители тяжёлых ионов создают пучки тяжёлых ионов с интенсивностями до 10¹²-10¹³частиц/с и с энергиями до неск. десятков ГэВ на нуклон ускоряемого иона (и выше). Такие ускорители работают в Ин-те тяжёлых ионов в Дармштадте (Германия), в международных центрах ядерных исследований в Женеве и Дубне.

Тяжёлые ионы дают возможность изучать атомные ядра, далеко отстоящие от линии стабильности, и осуществлять синтез трансурановых элементов с атомными номерами Z>100, особенно в области Z>110-120, где теория предсказывает существование относительно долгоживущих ядер ("остров стабильности"), С помощью Т. и. синтезированы элементы с Z=102-112.

Тяжёлые ионы позволяют исследовать свойства короткоживущих ядерных систем, состоящих из 300-500 нуклонов. Образовавшись в результате взаимодействия налетающего Т. и. с тяжёлым ядром-мишенью, такие "сгустки нуклонов" могут обладать большим угл. моментом и принимать не обычные геом. формы, а, напр., форму гантели (один шар как бы "скользит" по поверхности другого). Время жизни системы из двух не слившихся тяжёлых ядер может быть достаточно большим для того, чтобы вокруг такой "квазимолекулярной" системы успела образоваться часть общей электронной оболочки. Рентг. излучение, связанное с квантовыми переходами электронов в этой оболочке, даёт сведения о свойствах сверхтяжёлых атомов c Z>100.

В реакциях с тяжёлыми ионами действуют электрич. поля, к-рые являются наиб. сильными среди всех электрич. полей, известных во Вселенной. Это открывает возможность проверки законов квантовой электродинамики, позволяет исследовать нелинейные и др. эффекты, к-рые могут возникать лишь в очень сильных полях.

Пучок тяжёлых ионов оказывает сильное термич. и механич. воздействия на кристаллич. решётку. При этом может изменяться его хим. состав по заранее заданной программе. Пучок тяжёлых ионов может быть сфокусирован в узкий луч диам. в неск. мкм. Тяжёлые ионы могут воздействовать практически на любое свойство вещества, зависящее от его структуры и хим. состава. При этом радиац. воздействие тяжёлых ионов на вещество тем сильнее, чем тяжелее ион.

Используя ионы с энергиями ~10 МэВ/нуклон, можно изменять свойства материала на глубине до неск. десятков мкм. Ускорители тяжёлых ионов высоких энергий позволяют воздействовать на очень глубокие внутр. слои облучаемых материалов. Пучки тяжёлых ионов используются для легирования поверхностных и близких к ним слоев полупроводниковых материалов. Ионная имплантация открывает возможности для изготовления сплавов, к-рые практически невозможно получить др. способами, напр., из-за хим. несовместимости компонентов, препятствующей их взаимному проникновению. Обработка слоев компонентов пучками Т. и. позволяет "подавить" их несовместимость и получить сплавы с необычно высокими прочностью, термостойкостью, антикоррозионностью и т. д. Таким же путём можно улучшать свойства существующих и создавать новые, в т. ч. и высокотемпературные, сверхпроводники.

Пучки тяжёлых ионов используются для моделирования радиац. повреждений, вызываемых нейтронами, в тепловыделяющих элементах и конструкц. материалах ядерных реакторов, приводящих к их деформации. Тяжёлые ионы оказываются приблизительно в 10⁶ раз более эффективными в создании радиационных дефектов, чем нейтроны. Радиац. эффект, к-рый в реакторах достигается за 1-2 года, с помощью тяжёлых ионов может быть промоделирован в течение неск. часов.

Пучки тяжёлых ионов применяются для произ-ва фильтров из тонких пластич. плёнок (см. Ядерные фильтры).

Литература по тяжёлым ионам

Знаете ли Вы, что такое "усталость света"?
Усталость света, анг. tired light - это явление потери энергии квантом электромагнитного излучения при прохождении космических расстояний, то же самое, что эффект красного смещения спектра далеких галактик, обнаруженный Эдвином Хабблом в 1926 г.
На самом деле кванты света, проходя миллиарды световых лет, отдают свою энергию эфиру, "пустому пространству", так как он является реальной физической средой - носителем электромагнитных колебаний с ненулевой вязкостью или трением, и, следовательно, колебания в этой среде должны затухать с расходом энергии на трение. Трение это чрезвычайно мало, а потому эффект "старения света" или "красное смещение Хаббла" обнаруживается лишь на межгалактических расстояниях.
Таким образом, свет далеких звезд не суммируется со светом ближних. Далекие звезды становятся красными, а совсем далекие уходят в радиодиапазон и перестают быть видимыми вообще. Это реально наблюдаемое явление астрономии глубокого космоса. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.