ГОРЯЧЕЕ ВЕЩЕСТВО

Чтобы понять разницу между «обычными» условиями и условиями, когда вещество нагрето до десятков миллионов градусов, надо вдуматься в смысл понятия «остановившиеся ядра».

Такие ядра на самом деле не покоятся, а находятся в беспрерывном тепловом движении, наиболее вероятная энергия которого при абсолютной температуре Т равняется КТ, где К—постоянная Больцмана, равная 8,61 • Ю-5 эв на градус. При комнатной температуре эта энергия составляет всего 0,025 эв. Находящиеся в тепловом движении частицы обладают, естественно, не одинаковыми, а самыми разнообразными значениями энергии и соответственно скорости. Величина КТ характеризует наиболее вероятную энергию теплового движения; средняя же его энергия равна 3/2 КТ. Многие частицы имеют энергию, значительно превышающую среднее значение.

Распределение частиц по скоростям их теплового движения было теоретически рассмотрено еще в прошлом веке английским ученым Д. Максвеллом. Такое распределение, где отмечены наиболее вероятная и средняя скорости теплового движения. Распределение в области скоростей, значительно превышающих среднюю скорость, обычно называют «хвостом» максвелловского распределения.

При температуре в десятки миллионов градусов средняя энергия теплового движения частиц исчисляется уже килоэлектроновольтами, а «хвост» максвелловского распределения достигает десятков килоэлектроновольт. В таких случаях атомы даже тяжелых элементов оказываются сильно ионизированными, а атомы легких элементов — полностью ионизированными.

Все частицы такого газа — как атомные ядра, так и вырванные из атомов свободные электроны — находятся в тепловом движении и обладают, следовательно, энергиями порядка нескольких килоэлектроновольт и даже десятков килоэлектроновольт. Эти энергии все еще ниже высоты кулоновского потенциального барьера, равного 400—500 кэв даже для взаимодействия ядер разных изотопов водорода.

Благодаря всему этому температуры в десятки и сотни миллионов градусов оказываются достаточными, чтобы обеспечить протекание целого ряда термоядерных реакций. При этом термоядерные реакции в зависимости от их индивидуальных особенностей (например, от высоты кулоновского барьера, величины сечения и т. п.) проходят с различными скоростями.