Научные новости
Эксперимент на установке токамак может разрешить более чем столетний релятивистский парадокс Эренфеста – считает ВНС Российского Агентства ИТЭР, д.ф.-м.н. Александр Романников.
Более 100 лет назад в эпоху создания теории относительности известный физик Пауль Эренфест задал парадоксальный вопрос ученому сообществу. Одна из формулировок этого вопроса такова: «Изменится ли длина окружности L вр вращающегося кольца радиуса R по сравнению с длинной окружности неподвижного кольца L в лабораторной системе координат за счет релятивистских эффектов и станет ли при этом L вр меньше чем R?» Многие, среди них очень знаменитые, ученые размышляли над этим, так называемым, парадоксом Эренфеста. К сожалению, придумать реализуемый эксперимент, который мог бы разрешить данный парадокс, крайне сложно. Хотя публикации на эту тему продолжают идти, но для многих ученых парадокс уже превратился в некий софизм. Большинство оставшихся исследователей полагает, что никакого изменения длинны окружности не произойдет и L вр будет в точности равно R. И только немногие считают, что кольцо за счет вращения может изменить свою Геометрию, став неэвклидовой, с удивительным свойством: L вр< R. Недавно в журнале “Foundation of physics” опубликована статья ведущего научного сотрудника Российского Агентства ИТЭР, д.ф.-м.н. Александра Романникова: “The Ehrenfest's Paradox and Radial Electric Field in Quasi-Neutral Tokamak Plasma” (Romannikov A., Foundation of Phys., DOI: 10.1007/s10701-011-9551-6, Online First™, 22 March 2011), где, как видно из названия, рассмотрена возможная связь между релятивистским парадоксом Эренфеста и классической плазмой в тороидальном кольце с током. Представим первоначальную электрически нейтральную плазму в токамаке как два кольца электронов и ионов, с равной плотностью для случая, например, дейтерия. В квазистационарном состоянии во время разряда эту плазму можно представить так же как два кольца. При этом электронное кольцо вращается с токовой скоростью плазмы (до нескольких сотен км/c), а ионное остается практически неподвижным. Все это очень напоминает парадокс Эренфеста с первоначально неподвижным, а потом раскрученным кольцом. В плазме токамака, если предположить, что во время разряда разность между суммарным числом ионов и суммарным числом электронов в камере не изменяется, то, в зависимости от того, как разрешается парадокс Эренфеста, может возникнуть удивительный эффект, связанный с электрическим потенциалом камеры токамака. Если вдруг в парадоксе Эренфеста L вр< 2пR, то на металлической камере токамака должен возникнуть заметный отрицательный потенциал. Первые измерения этого потенциала были проведены на токамаке Т-11М. Величина этого потенциала удивительно хорошо совпала с расчетным потенциалом в рамках решения парадокса Эренфеста с L вр< 2пR. Таким образом, токамак, как установка для решения проблем термоядерного реактора, неожиданно может еще разрешить столетний релятивистский парадокс Эренфеста! На настоящее время первые эксперименты указывают на то, что парадокс Эренфеста скорее разрешим в рамках гипотезы с L вр< 2пR, хотя это трудно представить в нашем евклидовом мире, чем в рамках гипотезы с L вр =2п R.