ПУЛЛМАН, Вашингтон - Мир Йоги Гупты измеряется миллиардными долями секунды и сотнями тысяч атмосфер. Понятно, что в последнее время он постоянно улыбается, потому что ему только что дали чартер на 10 миллионов долларов, чтобы исследовать еще более отдаленные регионы этого очень необычного мира в течение следующих нескольких лет.
Гупта – шоковый физик. Это означает, что он и его коллеги изучают, что происходит с вещами, когда они очень быстро подвергаются очень высокому давлению. Одним из их основных инструментов является 40-футовая газовая пушка в глубине подвала здания физических наук в Университете штата Вашингтон. Они используют его для стрельбы большими плоскими снарядами по интересующим объектам, которые затем исследуют на наличие физических и химических изменений.
Гупта на самом деле не такая странная профессия, как кажется на первый взгляд. Хотя Гупту больше всего интересует чистая наука, с ударными волнами можно делать и практические вещи. Промышленные алмазы изготавливаются с помощью ударных волн. Новейший предпочтительный метод лечения камней в почках - это очень маленькие ударные волны.
Существующая теория вымирания динозавров изображает гигантский метеор, врезающийся в землю, создавая огромные ударные волны. И условия, которые исследуют специалисты по шоковой динамике, отражают условия в невообразимо горячих тяжелых недрах Земли и других планет.
Гупта и его коллеги в настоящее время подводят итоги прошлогодних экспериментов с использованием ударных волн для исследования почвы, загрязненной несколькими органическими веществами.
Другое явление, имеющее отношение к динамике ударов, - это ядерный взрыв.
Когда президент Джордж Буш ввел мораторий на ядерные испытания в 1992 году, он оставил ядерный арсенал США в любопытной неопределенности. Хотя ракеты все еще вооружены, не запуская их время от времени, никто не может с абсолютной уверенностью сказать, насколько хорошо они сработают, если потребуется.
Но теперь, после несколько неопределенного периода после холодной войны, национальные оружейные лаборатории в Сандии, Лос-Аламосе и Лоуренсе Ливерморе получили новую жизнь. Под эгидой финансируемой Министерством энергетики программы «Научно-обоснованное управление запасами» теперь их работа заключается в том, чтобы продемонстрировать без реальных испытаний безопасность и надежность этих устаревших бомб..
У Sandia есть совершенно новый компьютер, который может выполнять триллион вычислений в секунду. Он не только является рекордсменом по скорости, но и является частью усилий по моделированию атомных взрывов. Ливермор и Лос-Аламос также приобретают аналогичные машины. Чиновникам Ливермора разрешено построить банкноту за 1 доллар.8-миллиардная лазерная сборка, Национальная установка зажигания, которая будет использоваться для создания миниатюрных взрывов для изучения надежности стареющих водородных бомб. А в Лос-Аламосе проводится новый двухосевой радиографический гидроиспытательный проект, чьи рентгеновские аппараты будут исследовать, как детали боеголовки ведут себя во время испытаний с обычными взрывчатыми веществами.
Но как бы эзотерично все это ни звучало, на самом деле это очень прикладной материал. Ученым в национальных лабораториях нужна базовая информация для поддержки и поддержки своих моделей и симуляций. Например, как определенные материалы ведут себя в определенных условиях, например, при очень высоком давлении в течение очень короткого промежутка времени.
И тут, конечно же, на помощь приходят WSU и другие академические институты.
Как было объявлено Министерством энергетики США 23 июня, Гупта является директором недавно созданного Института физики ударов. Гупта видит, что этот институт выполняет три функции по отношению к SBSS: проводит фундаментальные исследования, обучает ученых и работает в партнерстве с национальными лабораториями.
В свете этих отношений университеты, по словам Гупты, особенно хороши в решении сложных, долгосрочных, фундаментальных проблем. Университеты предоставляют молодые, яркие умы, которые привносят новые идеи в сложные вопросы. Университеты также, относительно говоря, экономически эффективны для фундаментальных исследований.
Все это важно, говорит Гупта, потому что SBSS представляет собой серьезный сдвиг в перспективе (или «парадигме», если хотите) от менталитета «заставь это работать» времен холодной войны и ранней ядерной эры. к развитию предсказательной способности. SBSS должен ответить на такие вопросы, как, например, что происходит с материалами внутри бомб с течением времени, и будут ли они работать, если потребуются?
Таким образом, институт будет изучать такие вещи, как уравнения состояния материалов при соответствующих интересующих условиях, текучесть и разрушение материалов, химическое разложение конденсированных взрывчатых веществ, реакция поверхности раздела и реакция материала при высокой плотности энергии. Роль института также будет заключаться, по выражению Гупты, в том, чтобы «помочь раскрыть сюрпризы». Одним из примеров является влияние старения на ударную реакцию материалов.
Но главной целью, которую Гупта ставит перед собой на ближайшие несколько лет, является то, что он называет пониманием и моделированием вовлеченных явлений «от атомов к континууму». Все эти средства направлены на то, чтобы добиться детального понимания данного ударного явления от атомарного уровня до макроскопического эффекта. Бум, другими словами, на обоих концах своей недолговечной реальности.
Гупта подчеркивает, что они будут изучать только неядерные материалы и смотреть только на основные явления.
Шоковые эксперименты - штука хитрая. Как занижает Гупта: «Они очень быстрые». Вот и все. Если вы не уловили эффекты очень быстро, например, за несколько миллиардных долей секунды, вам не повезло. И это не те эксперименты, которые вы делаете по прихоти.
Кроме того, идеальный научный эксперимент позволяет изолировать условия для проверки переменных. Это может быть трудно сделать с экспериментом, который заканчивается за несколько миллиардных долей секунды. А как вы измеряете воздействие миллиона атмосфер?
Это работа этого нового института. И у него есть родословная. Университет штата Вашингтон имеет давнюю традицию исследований шока, восходящую к концу 1950-х годов. Физик WSU Джордж Дюваль, у которого обучался Гупта, является пионером в этой области. За годы работы здесь прошли обучение около 65 аспирантов и докторантов.
Гупта очень гордится той ролью, которую новый институт будет играть в национальной безопасности. Но что действительно движет им, так это свобода, предоставленная нескольким преподавателям, которые будут связаны с институтом, чтобы исследовать новые области. Постоянная тема с ним - как нежелание современной науки идти на риск.
«Я считаю, что каждый профессор должен решать сложные проблемы, - говорит он. «Я могу провести исследование, которое позволит мне регулярно публиковаться. Ну и что? Большое дело.
"Я хочу решать проблемы, которые могут оказаться невыполнимыми."
Выполнимо или нет, путешествие должно быть интересным.
(Финансирование Института физики ударов WSU было объявлено 23 июня доктором Виктором Рейсом, помощником министра по оборонным программам Министерства энергетики, во время телевизионной пресс-конференции, на которой Вашингтон, округ Колумбия, и университетский городок в Пуллмане. Министерство энергетики предоставит исследователям WSU 10 миллионов долларов в течение следующих пяти лет в рамках своих стратегических инвестиций в отдельные научные дисциплины, важные для программы управления запасами на научной основе. Рейс сказал, что программа SBSS является результатом директивы. президентом Клинтоном лабораториям Министерства энергетики для поддержания научного потенциала для поддержания безопасного и надежного ядерного запаса без проведения ядерных испытаний.)
ts111