что такое перепета мобиль
Значение слова «перпетуум-мобиле»
ПЕРПЕ́ТУУМ-МО́БИЛЕ, нескл., ср. Вечный двигатель, вечное движение.
[Лат. perpetuum mobile]
Источник (печатная версия): Словарь русского языка: В 4-х т. / РАН, Ин-т лингвистич. исследований; Под ред. А. П. Евгеньевой. — 4-е изд., стер. — М.: Рус. яз.; Полиграфресурсы, 1999; (электронная версия): Фундаментальная электронная библиотека
ПЕРПЕ’ТУУМ-МО’БИЛЕ, нескл., м. и ср. [латин. perpetuum mobile, букв. постоянное движение] (книжн.). Вечный двигатель, вечное движение. Несбыточные мечты о п.
Источник: «Толковый словарь русского языка» под редакцией Д. Н. Ушакова (1935-1940); (электронная версия): Фундаментальная электронная библиотека
перпе́туум-мо́биле
1. вечный двигатель, вечное движение; понятие из теоретической физики и объект многовековых практических поисков представителей псевдонауки ◆ Это самоучка-механик, поэт в душе, мечтатель. Он ищет перпе́туум-мо́биле и бредит им, любуется красотами природы и декламирует стихи Ломоносова, затевает филантропи́ческие затеи вроде солнечных часов и громоотво́дов… М. М. Достоевский, «Гроза. Драма в пяти действиях А. Н. Островского», 1860 г. (цитата из Библиотеки Максима Мошкова) ◆ ― Что за вечный двигатель? ― Ну, этот ― перпе́туум-мо́биле. Нормальный вечный двигатель, который никак не могли придумать. Шукшин, «Упорный», 1972—1973 г. (цитата из НКРЯ)
Делаем Карту слов лучше вместе
Привет! Меня зовут Лампобот, я компьютерная программа, которая помогает делать Карту слов. Я отлично умею считать, но пока плохо понимаю, как устроен ваш мир. Помоги мне разобраться!
Спасибо! Я обязательно научусь отличать широко распространённые слова от узкоспециальных.
Насколько понятно значение слова эфиоп (существительное):
Перпетуум мобиле
Ве́чный дви́гатель (лат. Perpetuum Mobile ) — воображаемое устройство, позволяющее получать полезную работу, большую, чем количество сообщённой ему энергии (КПД больше 100 %).
Содержание
Современная классификация вечных двигателей
История
Неудачные конструкции вечных двигателей из истории
На рис. 1 показана одна из древнейших конструкций вечного двигателя. Она представляет зубчатое колесо, в углублениях которого прикреплены откидывающиеся на шарнирах грузы. Геометрия зубьев такова, что грузы в левой части колеса всегда оказываются ближе к оси, чем в правой. По замыслу автора, это, в согласии с законом рычага, должно было бы приводить колесо в постоянное вращение. При вращении грузы откидывались бы справа и сохраняли движущее усилие.
Однако, если такое колесо изготовить, оно останется неподвижным. Дифференциальная причина этого факта заключается в том, что хотя справа грузы имеют более длинный рычаг, слева их больше по количеству. В результате моменты сил справа и слева оказываются равны.
На рис. 2 показано устройство ещё одного двигателя. Автор решил использовать для выработки энергии закон Архимеда. Закон состоит в том, что тела, плотность которых меньше плотности воды, стремятся всплыть на поверхность. Поэтому автор расположил на цепи полые баки и правую половину поместил под воду. Он полагал, что вода будет их выталкивать на поверхность, а цепь с колёсами, таким образом, бесконечно вращаться.
Здесь не учтено следующее: выталкивающая сила — это разница между давлениями воды, действующими на нижнюю и верхнюю части погруженного в воду предмета. В конструкции, приведённой на рисунке, эта разница будет стремиться вытолкнуть те баки, которые находятся под водой в правой части рисунка. Но на самый нижний бак, который затыкает собой отверстие, будет действовать лишь сила давления на его правую поверхность. И она будет превышать суммарную силу, действующую на остальные баки. Поэтому вся система просто прокрутится по часовой стрелке, пока не выльется вода.
Патенты и авторские свидетельства на вечный двигатель
В 1775 году Парижская академия наук приняла решения не рассматривать заявки на патентование вечного двигателя из-за очевидной невозможности их создания.
В Российской Федерации заявки на патентование вечного двигателя не рассматриваются, хотя Андрею Мельниченко они были выданы: Сайт Роспатента login: guest password: guest
№ 2006142180 (2008.06.10) СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ГЕНЕРАЦИИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ЗА СЧЕТ ЭНЕРГИИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ФЕРРОМАГНЕТИКОВ (Заявки на российские изобретения (рус.))
№ 2005138780 (2007.07.20) СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ГЕНЕРАЦИИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ЗА СЧЕТ ЭНЕРГИИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ФЕРРОМАГНЕТИКОВ (Заявки на российские изобретения (рус.))
№ 2005128940 (2007.03.27) СПОСОБ И УСТРОЙСТВА ДЛЯ УСИЛЕНИЯ РАДИОСИГНАЛОВ ПРИ РЕЗОНАНСНОЙ ИНТЕРФЕРЕНЦИИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН (Заявки на российские изобретения (рус.))
№ 2005100451 (2006.06.20) СПОСОБ И УСТРОЙСТВА ДЛЯ ГЕНЕРАЦИИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ИЗ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ФЕРРОМАГНЕТИКОВ (Заявки на российские изобретения (рус.))
Первые описания подобного устройства встречаются в древних арабских и индийских рукописях.
Двигатель Бхаскары
Индийский астроном и математик Бхаскара, живший в XII веке и написавший ряд дошедших до нас работ по астрономии и математике, предложил один из первых вариантов перпетуум мобиле. Описание вечного двигателя дошло до нас в одном из его стихотворений. Вечный перпетуум мобиле представлял собой колесо, к диагональным спицам которого были прикреплены сосуды со ртутью. При вращении колеса ртуть перетекает в сосудах, изменяется центр тяжести, и колесо должно вращаться само по себе непрерывно.
Изобретатели вечного двигателя
Счет изобретателям вечного двигателя идет на тысячи. Попытки создать его предпринимали и великие люди. Среди эскизов Леонардо да Винчи был обнаружен эскиз перпетуум мобиле. Никола Тесла и Майкл Фарадей тоже пытались создать такое устройство.
В XVIII веке алхимик и инженер Иохан Бесслер, известный также как Орфиреус, создал «действующую» модель вечного двигателя. Устройство представляло собой деревянное колесо, обтянутое тканью, с осью в центре, которое вращалось в запертой пустой комнате 14 дней. «Самодвижущиеся колесо» произвело сенсацию в обществе. Им заинтересовался даже Петр Первый, когда молва дошла до России. Орфиреус категорически отказался раскрыть секрет своего изобретения. Служанка Бесслера, поссорившись со своим хозяином, рассказала, что колесо двигали она и брат алхимика, дергая за шнурок из соседней комнаты.
В зависимости от развития науки изобретатели пытались создать двигатели с использованием магнитов, электрических батареек, водяных струй.
Аббат Джузеппе Дзамбони создал «вечный электромотор» на основе сухой батарейки без использования кислоты. Маятник на батареях Дзамбони работал несколько десятилетий, уже после смерти изобретателя.
В 1775 г. французская академия наук объявила, что не будет рассматривать более проблемы вечного двигателя и квадратуры круга.
Варианты вечных двигателей
Перечень конструкций вечных двигателей можно долго продолжать. С развитием радиотехники и электроники изобретатели пытались использовать для этого элементы электрических и радиосхем.
Среди интересных вариантов:
Вечные двигатели первого рода
С развитием теоретической термодинамики было сформулированы три ее основных начала. В соответствии с началами термодинамики и определятся род перпетуум мобиле. Первое начало термодинамики описывает закон сохранения энергии.
И вечные двигатели, способные работать и производить энергию, ничего не потребляя, называются двигателями первого рода. Закон сохранения энергии является фундаментальным. Природа запрещает существование вечных двигателей первого рода.
Вечные двигатели второго рода
Демон Максвелла
Устройства, которые работают вечно, продолжают изобретать до сих пор. И некоторым удается даже получить патент. Правда, патентные бюро избегают наименования «вечный двигатель», но суть от этого не меняется. Так, в 2005 г. американец Борис Вольфсон запатентовал некое устройство на основе антигравитации, которое, ничего не потребляя, создавало бы силу тяжести на борту космических кораблей, а в 1995 г. американский патент получил наш соотечественник Александр Фролов за «устройства для создания полезной работы без применения внешних источников».
Название «перпетуум мобиле» относится не только к физике и неким конструкциям. Его можно встретить и в музыке. Так называются быстрые музыкальные пьесы, которые как бы не кончаются. Пьеса с таким названием есть и у Шопена.
И такое чудо существует. Это вечное стремление человека двигаться к новым горизонтам, исследовать космос, подниматься на Эверест и спускаться в Марианскую впадину.
Подборка perpetuum mobile, придуманных в разные годы
мой мир уже не будет прежним..
столько лет во лжи..
Немецкий физик,создавший в 1908 г.счетчик Гейгера.
И не поспоришь.Для тех, кто понял))
Быть инженером легко!
Баянометр молчал как партизан.
Что почитать (НаучПоп / Научная Фантастика)
Некоторые время назад сильно увлёкся потреблением информации с научно-популярным уклоном. Но как не заблудиться в миллионах книг? Ресурс то ограничен. А значит придётся выбирать.
Как сузить поле выбора? Я решил взять рейтинги и подборки. Стал копать в этом направлении. С насмотренностью начало приходить понимание, что в рейтингах где хоть кого-то выкидывают, в основном одни и те же. И вот те, кто наблюдаются в «приличных местах», связаны несколькими маркерами.
Какие маркеры мне на данный момент кажутся ярко перспективными:
— Топы книг в Дигитеке
— Попадание на книгу вот этого деревца фонда «Династия» от Дмитрия Зимина. Ну и конечно попадание в шорт листы премии Просветитель.
— Попадание на обложку книги обезьянки и человека, причисляющее его к библиотеке фонда «Эволюция».
Раздел 1. Законы науки и мышление(Математика, Рациональность, Научный метод, Когнитивные искажения, Нейрофизиология, Ошибки мышления, Доказательная медицина)
«Защита от темных искусств» Александр Панчин
«Рациональность: От ИИ до зомби» Элиезер Юдковский
«Вы, конечно, шутите, мистер Фейнман» Ричард Фейнман
«Объясняя религию» Паскаль Буайе
«Думай медленно, решай быстро» Каннеман
«Мир, полный демонов» Карл Саган
«Гедель, Эшер, Бах: эта бесконечная гирлянда» Дуглас Хофштадтер
«Как не ошибаться. Сила математического мышления» Джордан Элленберг
«Недоверчивые умы: чем нас привлекают теории заговоров» Роб Бразертон
«Как работает разум» Стивен Пинкер
«Неприродная природа науки» Льюис Уолперт
«Предистория разума» Стивен Митен
«Фактологичность» Ханс Рослинг
«Сигнал и шум» Нейт Сильвер
«0,05 доказательная медицина» Пётр Талантов
«Пациент разумный» Алексей Водовозов
«Укрощение бесконечности. История математики от первых чисел до теории хаоса» Иэн Стюарт
«Математика для гуманитариев» Алексей Савватеев
«Математика космоса» Иэн Стюарт
Раздел 2. Законы природы(Физика, Теория относительности, Квантовая механика, Астрофизика, Астрономия, Изобретения и открытия)
«Краткая история времени» Стивен Хокинг
«Краткие ответы на Большие вопросы» Стивен Хокинг
«В поисках кота Шредингера. Квантовая физика и реальность» Джон Гриббин
«Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности и поиски окончательной теории» Брайан Грин
«Суперобъекты» Сергей Попов
«Темная сторона вселенной» Владимир Сурдин
«Теория всего» Стивен Хокинг
«Мир в ореховой скорлупке» Стивен Хокинг
«Астрономия. Популярные лекции» Владимир Сурдин
«Голубая точка. Космическое будущее человечества» Карл Саган
«Ткань космоса. Пространство, время и текстура реальности» Брайан Грин
«Всё из ничего: Как возникла Вселенная» Краусс, Лоуренс Максвелл
«Фейнмановские лекции по физике» Сэндс; Фейнман; Лейтон
Раздел 3. Законы жизни(Абиогенез, Теория эволюции, Химия жизни (Клетки, ДНК), Антропогенез)
«Эгоистичный ген» Ричард Докинз
«Происхождение жизни: От туманности до клетки» Михаил Никитин
«Эволюция человека» Александр Марков
«Достающее звено» Станислав Дробышевский
«Сумма биотехнологии» Панчин Александр
«Лестница жизни» Ник Лейн
«Вопрос жизни» Ник Лейн
«От атомов к древу» Ястребов
«Расширенный фенотип» Ричард Докинз
«Слепой часовщик» Ричард Докинз
«Самая главная молекула. От структуры ДНК до биомедицины 21 века» Максим Франк-Каменецкий
«Она смеется, как мать: могущество и причуды наследственности» Карл Циммер
«Хлопок одной ладонью» Николай Кукушкин
Раздел 4. Художественный научпоп / Научная фантастика
«Гарри Поттер и методы рационального мышления» Элиезер Юдковский
«Апофения» Александр Панчин
«Понедельник начинается в субботу» Стругацкие
«Гарвардский Некромант» Александр Панчин
«Драконы Эдема» Карл Саган
«Праща Давида» Марк Стиглер
«Звёздные дневники Ийона Тихого» Станислав Лем
«Конец Вечности» Айзек Азимов
«Анафем» Нил Стивенсон
«Политика и английский язык» Оруэлл
«Пасынки Вселенной» Роберт Хайнлайн
«Марсианин» Клиффорд Саймак
«Гиперион» Дэн Симмонс
«За миллиард лет до конца света» Стругацкие
«Квантовый Вор» Ханну Райаниеми
«Ложная слепота» Питер Уоттс
«Мошка в зенице господней» Нивен и Пурнель
Большая часть книг из списка не прочитана. Часть книг, которые были в списке, улетели из него после прочтения. В связи с чем, вопрос к Вам. Читали ли Вы что-то из списка? Можете ли сказать про какую то из книг что-то конкретно плохое? Может что-то в списке смотрится «не в тему»? И конечно главный вопрос. Какой книги там точно не хватает?
Из научной фантастики интересует больше всего Твёрдая.
Данную библиотеку планирую регулярно «допиливать» у себя в телеграмме. А Ваши рекомендации вынесу в UPD данной статьи.
UPD (предложения из комментариев):
Раздел 1. Законы науки и мышление(Математика, Рациональность, Научный метод, Когнитивные искажения, Нейрофизиология, Ошибки мышления, Доказательная медицина)
«Записки врача» Версаев
«Черный Лебедь» Талеб
«Логические ошибки: как они мешают правильно мыслить» Уёмов
Раздел 2. Законы природы(Физика, Теория относительности, Квантовая механика, Астрофизика, Астрономия, Изобретения и открытия)
«Интерстеллар: наука за кадром» Кип Торн
Раздел 3. Законы жизни(Абиогенез, Теория эволюции, Химия жизни (Клетки, ДНК), Антропогенез)
«Стой, кто ведет? Биология поведения человека и других зверей» Жуков
Раздел 4. Художественный научпоп / Научная фантастика
«Марсианин» Энди Уир
«Солярис» Станислав Лем
«Непобедимый» Станислав Лем
«Задача трёх тел» Лю Цисинь
«Темный лес» Лю Цисинь
«Вечная жизнь смерти» Лю Цисинь
«Основание» Айзек Азимов
«Дверь в лето» Хайнлайн
«Насморк» Станислав Лем
«Футурологический конгресс» Станислав Лем
«Эхопраксия» Питер Уоттс
«Лестница из терновника» Максим Далин
«Семиевие» Нил Стивенсон
Правда ли, что Альберт Эйнштейн плохо учился в школе?
Фразами наподобие «Эйнштейн получал плохие оценки по математике и физике» людей нередко пытаются убедить в том, что школьные оценки ни на что в жизни не влияют. Проверяем, действительно ли великий физик в детстве был обыкновенным двоечником.
Один из самых популярных способов аргументации в споре — пример из жизни какой-нибудь знаменитости. С подобными доводами мы сталкиваемся в течение всей жизни. «Гайдар в 16 лет командовал полком», «Ломоносов пешком до Москвы дошёл», «Наполеон и Гитлер тоже думали, что покорят Россию» — на эти аргументы сложно возразить, ведь герой примера общеизвестен. Однако мы не всегда задумываемся: а всё ли здесь верно? Если с детства мы слышали, что великий Альберт Эйнштейн плохо учился в школе, то, наверное, так и было… Или нет?
Этим студентом был Альберт Эйнштейн, над чем рыдала вся маршрутка под закрывающийся занавес. Простите, не удержался.
Первым местом учёбы Эйнштейна была католическая начальная школа в Мюнхене (1885–1888 годы). Альберт ушёл из неё в восьмилетнем возрасте, так что этот период его учёбы не особо показателен. Гораздо интереснее его успехи в Люитпольдовской гимназии, которая в наши дни носит имя учёного. По состоянию на конец 1880-х годов гимназия выделялась уровнем преподавания математики, естественных наук и древних языков, а также современной лабораторией.
Какова же была успеваемость Эйнштейна в этой продвинутой школе? Мир узнал достоверную информацию об этом лишь в 1984 году, благодаря публикации в газете New York Times. Её выводы однозначны: Эйнштейн был вундеркиндом.
К 11 годам он овладел физикой на уровне колледжа, блестяще играл на скрипке. Среди одноклассников он имел репутацию зубрилы и большого зануды, хотя довольно дружелюбно относился к сверстникам. В 12 лет запоем прочитал учебник по геометрии и буквально влюбился в эту науку. А в 15 бросил гимназию, чтобы уехать к родителям в Милан. Параллельно он попробовал поступить в Швейцарскую высшую техническую школу Цюриха.
Откуда же взялась легенда о плохой успеваемости Эйнштейна? Дело в том, что вступительные экзамены в высшую техническую школу юный Альберт провалил. Да, он прекрасно сдал физику и математику, но завалил биологию и французский. Что было немудрено с его биографией.
Однако это не единственная причина. Второе основание для рождения легенды появилось полгода спустя. 16-летний Эйнштейн решил-таки получить аттестат о среднем образовании и окончил местную школу в кантоне Арау. Давайте взглянем на этот аттестат:
Мы видим, что самые высокие оценки у молодого человека по алгебре, геометрии, физике и (внезапно) истории. В остальном Эйнштейн оправдал ожидания: тройка по французскому, четвёрки — по географии и рисованию. Откуда же взяться мифу? Дело в том, что немецкая система оценок была десятибалльной, и на её фоне эйнштейновские шесть баллов выглядели как трояк. А вот в Швейцарии это была максимальная оценка. Кроме того, известно, что в первых двух триместрах шкала оценок была перевёрнутой — от шестерки к единице, что тоже могло сбить с толку журналистов, увидевших «позорные» шестёрки.
Таким образом, Альберт Эйнштейн как минимум по профильным для себя предметам учился блестяще. Хоть и имел, как пишут журналисты, немало претензий к системе образования.
Ну и напоследок дадим слово самому гению. Заблуждение, которому посвящено наше исследование, возникло ещё при жизни Эйнштейна. Говорят, когда отцу теории относительности показали одну такую газетную заметку, он расхохотался:
Я никогда не делал ошибок в математике, а дифференциальное и интегральное исчисление освоил к 15 годам.
Зачем нужен магнит, для доставки которого в Дубну обесточили полгорода
В прошлую пятницу многие жилые дома подмосковного города Дубны остались без электричества, воды и отопления. Закрылись некоторые магазины, перестал работать сайт местного Объединенного института ядерных исследований. Дубненский «конец света» не стал сюрпризом для тех, кто обратил внимание на листовки, которые появились в городе накануне. Те предупреждали, что с 10 до 12 часов «будет осуществляться перемещение магнита MPD для проекта NICA от причала на реке Дубна до площадки Лаборатории физики высоких энергий ОИЯИ».
Магнит для детектора MPD в путешествии по Дубне.
Дубненский коллайдер
Коллайдер — это один из типов ускорителей, в котором разогнанные заряженные частицы — электроны, протоны, ионы и так далее — сталкиваются с другими такими же частицами. Коллайдеров в мире много: прямо сейчас работает семь, а самый известный из них — Большой адронный коллайдер — использует в качестве снарядов протоны (на нем проводятся и эксперименты с ионами свинца, но это не основная часть его рабочего времени), и предназначен для поиска новых частиц и «новой физики».
Коллайдер NICA, который уже давно строится в Дубне, будет сталкивать тяжелые ионы и изучать экстремальное состояние вещества — кварк-глюонную плазму. Ее температура и плотность настолько высока, что осколки элементарных частиц, кварки, не «склеиваются» в адроны, частицы привычной для нас материи (глюоны, соответственно, это тот самый «клей», калибровочный бозон, который отвечает за сильное взаимодействие кварков друг с другом).
У кварк-глюонной плазмы, как у любого другого вещества, есть фазовая диаграмма. В случае воды эта диаграмма показывает, как на координатной плоскости «температура — давление» проходят границы между тремя агрегатными состояниями — жидкостью, газом (паром) и твердым состоянием (льдом). На этой плоскости есть критические точки, например, тройная точка воды, где все три ее состояния могут существовать одновременно. Ученые рассчитывают с помощью «Ники» выяснить, как выглядит фазовая диаграмма кварк-глюнной плазмы, и где на ней находятся критические точки.
Фазовая диаграмма адронного вещества. По оси x отложена плотность вещества, по оси y — температура. Источник: nica.jinr.ru
Для того, чтобы получить кварк-глюонную плазму и разобраться в том, что в ней происходит, недостаточно просто столкнуть ионы в коллайдере. Нужно еще собрать данные о результатах этого столкновения. Для этого, помимо ускорителя и источника частиц нужны детекторы в точках столкновения пучков ионов.
Зачем нужен магнит?
В сентябре 120-тонный саркофаг ярко желтого цвета погрузили в порту Генуи на корабль, который отправился в Петербург. 28-го октября его пересадили уже на речной транспорт, и неделю спустя баржа встала на рейд строго на границе между Тверской и Московской областью — на реке Дубна. На следующий день к ней подогнали плавучий кран, тот перегрузил итальянскую посылку с баржи на автомобильный тягач, и тот отправился с берега Дубны в Лабораторию физики высоких энергий. Под эту трехкилометровую поездку пришлось обесточить несколько районов города: саркофагу высотой семь метров надо было проехать под линиями электропередач, которые висели слишком низко — поэтому линию отключили а провода приподняли краном, чтобы пропустить под ними грузовик. Поскольку водоснабжение и вышки сотовой связи тоже нуждаются в электричестве, часть жителей города осталась без воды и связи.
Внутри «коробки», проделавшей этот путь — главный элемент детектора MPD (Multi-Purpose Detector). В центре этого детектора, похожего по форме на гигантскую металлическую бочку, и будут сталкиваться пучки тяжелых ионов. Детектор будет определять массу и скорость всех получившихся при столкновении осколков и новых частиц. А физики, анализируя эти данные, будут реконструировать физические процессы, возникающие при столкновениях. Точно так же данные о столкновениях собирают детекторы Большого адронного коллайдера CMS и ATLAS, которые почти десять лет назад засекли следы рождения бозона Хиггса, существование которого было предсказано за полвека до того.
«Если речь идет о столкновениях ядер [атомов] золота с прицельным параметром (максимальным отклонением от центра), скажем, пять фемтометров, то при каждом столкновении будет рождаться около двух тысяч заряженных частиц. Частота таких столкновений при проектной светимости коллайдера будет около 7 тысяч в секунду, то есть 7 килогерц. Детектор должен каждую из таких частиц зафиксировать, то есть определить, что это за частица, измерить ее траекторию», — объясняет Кекелидзе.
Сборка детектора MPD
Роль главного «чувствительного элемента» в MPD играет камера TPC (Time Projection Chamber — «времяпроекционная камера»). Это тоже бочка — диаметром 2,6 метра и длиной 3,4 метра, которую посередине пересекает «перепонка»-катод, подключенная к источнику высокого напряжения. «Дно» и «крышка» бочки — это аноды. Пространство в бочке заполнено инертным газом (90 процентов аргона и 10 процентов метана). Когда заряженная частица пролетает сквозь него, она ионизирует его и получившиеся электроны начинают дрейфовать к анодам, где их встречают позиционные детекторы, которые определяют не только точку прихода этих электронов, но и время их прихода.
«Точка определяет позицию X-Y, а время — если знать скорость дрейфа электронов с учетом напряжения — определяется расстоянием вдоль оси этого цилиндра», — говорит Кекелидзе.
Помимо TPC в детекторе есть еще несколько чувствительных элементов: времяпролетная камера (TOF), которая восстанавливает траекторию полета, калориметры, осевые детекторы — все они призваны собрать достаточно данных, чтобы восстановить трехмерную картину разлета «осколков» с помощью дубненского суперкомпьютера «Говорун».
Однако вся эта машинерия будет бесполезной, если не будет выполнено главное условие: в камере детектора должно было постоянное магнитное поле определенной конфигурации. Магнитное поле играет роль той «руководящей и направляющей силы», благодаря которой заряженные частицы летят не в случайных направлениях, а по траекториям, которые определяются их скоростью и массой.
TPC-камера в процессе сборки
В однородном магнитном поле заряженные частицы летят по криволинейной траектории, поворачивая поперек силовых линий. На этом эффекте построен принцип действия масс-спектрометров: чем круче поворачивает частица в магнитном поле, тем меньше ее масса.
«По радиусу траектории и величине магнитного поля можно однозначно определить импульс частицы. Если вы знаете импульс, вы можете измерить ее массу. Если у вас будет время пролета, оно даст вам скорость. Зная скорость и импульс, вы можете посчитать массу и восстановить всю кинематику миллионов рожденных при столкновении частиц», — говорит Кекелидзе.
Чтобы эта восстановленная картина была достаточно точной, нужно, чтобы магнитное поле было очень, очень однородным. «Перед разработчиками магнита была поставлена задача, чтобы во всем объеме TPC-камеры — 2,6 метра на 3,4 метра — поле было идеально, чтобы силовые линии были точно параллельны оси. Мы потребовали такой однородности, которой еще ни в одном эксперименте я не помню», — говорит ученый. Магнитное поле MPD не слишком велико — 0,5 теслы, максимум — 0,65 теслы. Похожий соленоид детектора CMS рассчитан на поле 4 теслы. Однако здесь самое важное не «сила» магнита, а его «точность».
Конфигурация магнитного поля в детекторе MPD
Отношение поперечной составляющей поля к осевой должно быть не более, чем 3*10⁻⁴ Любое отклонение будет означать, что вся установка будет бесполезна для ученых. Если поле будет неоднородным, у вас будет ошибка измерений параметров, а значит научный результат вы получить не сможете.
Как строили магнит
Итальянская компания ASG Superconductors специализируется на производстве мощных сверхпроводящих магнитов, именно здесь делали значительную часть магнитов как для Большого адронного коллайдера и его детекторов CMS и ATLAS, так и для его предшественника — электрон-позитронного коллайдера LEP.
Магнит для детектора MPD устроен примерно так же, как магнит детектора CMS. Это два вложенных друг в друга цилиндра из нержавеющей стали диаметром 5,4 метра и 4,6 метра. Торцы закрыты фланцами. В пространстве между ними — катушка с намотанным на нее сверхпроводящим кабелем общей длиной 27 километров и массой 6,4 тонны, и трубки системы охлаждения. В пространстве между цилиндрами должен поддерживаться вакуум (10−5 торр — примерно одна десятитысячная доля миллиметра ртутного столба).
Несмотря на сходство с магнитами для Большого адронного коллайдера, магнит для MPD — штучное изделие. По словам Кекелидзе, только для того, чтобы создать инструменты и оснастку для постройки, понадобилось два года. Пришлось повозиться и со сверхпроводящим кабелем. Первоначально планировалось заказать его компании из Бразилии, но кабель был забракован, потом из Америки — тоже не пошел. В конце концов японский вариант подошел. Только работа с кабелем заняла полтора года.
Сверхпроводящий кабель сделан из собственно сверхпроводящего провода (сплав ниобия и титана), и матрицы из сверхчистого алюминия, в которую он внедрен. Для того, чтобы намотать получившийся кабель на катушку, потребовалась построить намоточную машину высотой с трехэтажный дом, — сложное инженерное сооружение, с электромоторами, точной подачей, с контролем намотки. После намотки катушку залили густой жидкостью на базе эпоксидной смолы и запекли в специально построенной печи. Нельзя было допустить, чтобы даже один пузырек воздуха остался в этой смоле. Пришлось бы все делать заново.
Соленоид с системой труб системы охлаждения поместили в вакуумный криостат и примерно год испытывали и проверяли. Затем магнит уложили в специально построенный семиметровый саркофаг, оснащенный датчиками ускорений, и 18 сентября отправили морем из Генуи в Петербург. Всего постройка магнита заняла почти пять лет — переговоры российских физиков с подрядчиками начались еще в 2014 году, а формальный контракт подписан в 2016 году.
Пока саркофаг будет стоять на специальных опорах в экспериментальном зале детектора MPD. Вскроют его только после того, как в Дубну приедут итальянские специалисты. Те должны будут, в частности, проверить датчики ускорений: нужно убедиться, что в процессе перевозки магнит нигде не «приложили». «Надеюсь, что пандемия не задержит их приезд», — говорит Кекелидзе.
После того, как саркофаг будет вскрыт, криостат установят в железное «ярмо» детектора. Оно собрано пока что лишь наполовину и стоит в экспериментальном зале на рельсах, в стороне от линии, по которой в будущем будет лететь поток тяжелых ионов. Когда коллайдер начнет работать, детектор нужно будет просто подкатить к этой линии.
Сборка ярма детектора MPD
Сложность заключается в том, что точность размещения криостата, точность самого ярма должна быть очень высокой. Несмотря на большие размеры и вес, речь идет о «сотках», то есть точность позиционирования составляет 300-400 микрон. От этого зависит качество магнитного поля.
Потом начнется процедура подключения. «Туда надо вести криогенные линии с гелием, с азотом, коммуникации, и все это надо подключить к большой криогенно-компрессорной станции, которая сейчас еще строится. Это крупнейшая в России криогенно-компрессорная станция по сжижению жидкого гелия наработке жидкого азота. Туда подключаются все силовые линии, источники питания, коммуникации. Мы надеемся, что все это будет закончено где-то к весне», — говорит ученый.
Криостат с магнитом после установки в ярмо детектора MPD
Когда все линии будут подключены, специалисты начнут тестировать магнит, чтобы убедиться в устойчивости магнитного поля, что все сооружение в целом выдерживает нагрузки. Начнутся измерения магнитного поля. Для этого в ЦЕРНе специально по заказу ОИЯИ изготовили измеритель магнитного поля. Похожий измеритель на базе датчиков Холла использовался для измерения поля на детекторах Большого адронного коллайдера.
По словам Кекелидзе, специально для измерений в Дубну приедут специалисты ЦЕРНа. «Часть из этих ребят из ЦЕРНа уже вышла на пенсию в этом году, мы должны будем извлечь их из пенсионного отдыха во Франции и Швейцарии. Но они сами переживают за нас и готовы помочь, приехать. Месяц-два будем измерять магнитное поле. Когда магнитное поле будет измерено, только тогда закончится наш контракт с итальянцами, потому что они отвечают за параметры магнитного поля, которые там должны быть достигнуты».
Углепластиковая ферма для детектора MPD, желтым показаны гнезда для калориметров
Только после этого сборка детектора продолжится: внутрь криостата будет установлена углепластиковая ферма, которую создают в подмосковном ЦНИИ специального машиностроения. В эту раму будут помещены электронные калориметры, TPC-камера и другие «чувствительные элементы» детектора.
«Мы надеемся, что сборка закончится в середине 2022 года, — говорит Кекелидзе. — Тогда начнется калибровка и тесты, подключится весь компьютинг и онлайн-системы, все кабели, коммуникации. Начнем испытывать это все на космиках (частицах космических лучей) и проводить калибровки с тем, чтобы к концу 2022 года, когда появятся первые пучки, закатить на место и начать набор данных. Такой план».