1tom - 0216.htm
293
В. г.' резонатор помещ╦н в двухступенчатый термостат и защищ╦н трехслойным магн. экраном.
Теоретическое описание. Работу В. г. можно объяснить в рамках квантового описания ансамбля атомов водорода и классич. описания высокочастотного ал.-магн, поля в резонаторе. Для ансамбля атомов вводится мак-роскопич. вектор поляризации I', вычисляемый кваи-товомсханически. Если разность насел╦нностей уровней (1,0) и (0,0) &N=i\\i ≈Л'2, напряж╦нность &г высокочастотного магн. ноля и поляризация Р постоянны внутри резонатора, то ур-ния, приближ╦нно описывающие связь этих величин, имеют вид;
(D
(2)
(3)
//-:-
MI
Здесь т ≈ время релаксации, т. е. ср. время, за к-роо атомы водорода в резонаторе переходят из состояния (1,0) в состояние (0,0) при Я!≈О, Величина т близка к времени пребывания атома в накопит, ячейке; шв=
2 21
= 2лд»0, <ол=сй(Н≈i≈ угловая частота, соответствующая вершине спектральной линии; М ≈ матричный элемент магн. дм цельного квантового перехода (1,0)-> -Ц0,0); сор, (Jp ≈ резонансная частота и нагруженная добротность резонатора; ДА^ ≈ разность насел╦нно-стей атомов водорода в отсутствие эл.-магн. поля в резонаторе (//1=0).
Решение ур-пий (1) ≈ (3) приводит к след, выражениям для 7/1 и угловой частоты генерации:
/ ДЛГП ≈ , ,fe └∙∙ Г1 + 6Ч*Й ;
i *∙ It ff I I IL'J йт* \\ I * t t
l 4и<?рМ t J
-6); 8-.
(5)
Ф-ла (4) определяет пороговую разность населе'шю-стей в единице объема резонатора (AJV0)n, при превышении к-рой настунает самовозбуждение В. г.:
*
П * j i t\\n n\\ / f*\\
Условие самовозбуждения ДЛГ^(ДЛГ0)П. Пучок атомов, влетающих в накопит, ячейку, состоит в осн. из атомов в состоянии (1,0), т. е, (ЛЛ'└)П определяется кол-вом атомов пп, влетающих в накопит, ячейку в 1 с; «п=
≈ Ур/ту^ДЛУп, где Ур ≈ объ╦м резонатора,^ ≈ коэф.,
Погюс магнита сортирующей системы
Источник пучка
Входное отверстие
ельной ячейки
Рис. 5. Траектории движения атомов водорода; в состоянии (1,0) ≈ сплошные линии, в состоянии (0,0) ≈ пунктир.
учитывающий неоднородность напряж╦нности поля 7/t в объ╦ме резонатора и то, что накопит, ячейка занимает только часть объ╦ма резонатора. Макс, мощность генерации В. г. Р≈Й<ол (п≈пп). При гс=1014≈1012 атомов/с и гс»гап />~10-10 ≈ Ю-12 Вт.
Из (5) следует, что отклонение частоты генерации ш от ь>л зависит от погрешности настройки резонатора на частоту сол из-за затягивании частоты. Несмотря
на то, что дли В. г. выполняются условия Q-p^^ и |((0Л≈(йр)<вл[<£1, (о отличается от 01Л. В В. г., работающих в составе квантовых стандартов частоты, пршш-маготся спец, меры по настроено резонатора на частоту <ол, обеспечивающие относит, воспроизводимость частоты ~10~1а.
Лит..1 Е л ь я ш е и и ч М. А., Атомная и молекуляржи; спектроскопия, M.t I9ti2; О р а о п с к и и А. Н., Молекулярные генераторы, М., 1ЭЦ4; Г р и г о р ь п н п В. В., Ж а б о-т и и с к и и М. Е., 3 о л и н В. Ф., Квантовые стандарты чйстпты, М., 1968; Г а и г е р о в Б. А. и др., Кваытоьая мера частоты на водородном генераторе, «Измерительная техника», 1971', Ля 11; С т р а х о в с и и и Г. М., У с п е н с к и и А. В., Основы квантовой электроники, М., 1973. Е. Н. Базаров.
ВОДОРОДНЫЙ ЦИКЛ (протон-протонная цепочка) ≈ последовательность термоядерных реакций в зв╦здах, приводящая к превращению водорода в гелий без участия катализатором. В. ц.≈ осн. источник знсрпш зв╦зд с массой М <1,2 Л/Q (масс Солнца) на нач. стадиях их существования (см. Эволюция зв╦зд]. Наиб, важные реакции В. ц.:
I.
или
II.
III.
к 7Li 4-v 24Не
или
:Ве
е+ +v
В, ц. начинается реакцией столкновения двух протонов (:Н или р) с образованном ядра дейтерия (2D). Дейтерий реагирует с протоном, образуя изотоп гелия 3Не с испусканием у-Ф<>тона- Два ядра 3Не при столкновении образуют 4Не с отщеплением двух протонов либо 3Не соединяется с *Нв и да╦т ядро 7Ве. Последнее в свою очередь захватывает либо электрон (е~), либо протон, и возникает ещ╦ одно разветвление протон-протонной цепочки реакций. В результате В. ц. может идти тремя разл. путями I, II и III.
В табл. приведены осн. параметры реакций В. ц.: Q ≈ полное энсрговыделенис; г ≈ характерное время протекания реакций; энергия испускаемых нейтрино
Параметры реакций водородного цикла
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Реакции
|
Q. МэВ
|
t, лег
|
£v, МэВ; X
|
|
|
|
∙Н(р, f^+)2D ....
|
1 ,44
|
8.2-10»
|
ev=0,2G;
|
|
|
|
|
|
|
V, макс"" '
|
|
|
|
3D (p, v) sHe ....
|
5,49
|
4,4-10-*
|
X (2П)=2,7- 10^»"
|
|
|
|
3Не (лНс, 2р) 4Нс . .
|
12,86
|
2,4-Ю*
|
X (3Но)- 1 ,6-l«-s
|
|
|
|
яНе (4Н(?, т) 7Ве . . .
|
1,5»
|
9, 5-10-
|
А: свр)- i ,2*io-"
|
|
|
|
'Be (е~, v) 'Li - ∙ ∙ ∙
|
0,862
|
0,30
|
┬v%= 0,862 (90%),
|
|
|
|
|
|
|
0,383(10%);
|
|
|
|
|
|
|
ev=0.81
|
|
|
|
7Li (р, *Но) 4Не . . .
|
17,348
|
3 ,8 -Ю-5
|
л: (ттл)=1.5-ю--"
|
|
|
|
'Ве{р, V) 8В .....
|
0, 137
|
1,0-10*
|
ЛС(«В>=4-10-«
|
|
|
|
∙Blc+,v)'B«* . . . .
|
15.08
|
з.о. ю-в
|
eV=l7'3-14 OS
|
|
|
|
«Be* - ≈ »- 2 «HP . . .
|
2,99
|
|
v, макс
|
|
|
|
4'Н ≈ *-*He + 2v . . .
|
26,73
|
|
ev= 0 . 6
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ev и с╦ ср. EV и макс. £V,MaKC значения в случае, когда нейтрино испускаются с энергией в интервале 0< <ev <е\\-, мако а также концентрации промежуточных атомных ядер (по массе X), устанавливающиеся в процессе В. ц. Величины т и X рассчитаны для физических условий, близких к ожидаемым в центре Солнца: при температуре Т^ 15- 10е К, плотности 100 г/см3 и равных концентрациях водорода и гелия по массе Хн~Хне≈0>5. Скорости промежуточных
X
5
a О CC О
")
}
