20000902 Резонанс четырех (н/п)

Наконец, я получил достаточную точность, нарезая резьбу на кристаллическом шаре. Остался один шаг – старт источника энергии. Однако, стартером для будущего микроволнового источника энергии мог стать мощный магнетрон непрерывного действия. На Земле такие магнетроны еще не выпускаются. Мощность 60 кВт современный магнетрон, настроенный на частоту 36.4 ГГц, может выдавать только в течение одной микросекунды, т.е. импульсивно. За это время микроволновый источник энергии в виде шара с резьбой не успевает запуститься. Дело в том, что он работает на двух частотах. Одна стоячая волна создает градиент внутренней энергии для второй, а вторая – для первой. Раскачать одну волну можно импульсно, а вторая раскачивается долго за счет градиента, созданного первой волной. Короче, импульсных магнетронов требуется два. Настроить одну частоту на магнетрон можно, меняя размер шара с резьбой. Вторая частота отстоит от первой на сотни мегагерц, а магнетрон перестраивается лишь на десятки. Второй магнетрон придется изготавливать специально на эту частоту. Стоимость разработки второго магнетрона может составить $300 000.

Раздумывая над тем, как обойтись без второго магнетрона, я уехал в очередной отпуск. Загорая на берегу реки, я обратил внимание на изделия из бисера, которые носили местные красавицы. Фенечки – так называются изделия из бисера – имеют структуру, похожую на резьбу и огранку. Бусинки в них расположены словно грани. В соседних рядах они сдвинуты на полшага.

Я попытался сделать модель резонатора, плотно располагая бусинки. Получилась жесткая, неудобная для ношения структура. Я задумался над тем, не мог ли в бисерной структуре использоваться другой тип резонанса, т.е. не резонанс шепчущей галлереи, а другой, который не был бы так критичен к деформации ожерелья или фенечки.

Я вспомнил, что в сферическом резонаторе существует низкодобротный резонанс, при котором магнитное поле совпадает с экватором, а электрическое направлено от одного полюса к другому. Низкая добротность этого резонанса связана с потерями на излучение высокочастотного диполя, которым, по существу, является этот резонатор. Если же объединить в систему четыре или больше таких резонаторов, то вектора – диполи – при сложении дадут в сумме нулевой вектор, т.е. потери на излучение должны практически исчезнуть, а добротность возрасти до предела, связанного с потерями в материале резонатора.

Эврика! – подумал я, – это же то, что нужно!

Во-первых, не нужно нарезать резьбу на кристаллическом шаре. Во-вторых, не нужно делать второй магнетрон, т.к. все бусинки будут работать на одной частоте. В-третьих, сферические резонаторы легко делать микроскопических размеров, что позволит в будущем сделать источник энергии оптического диапазона с удельной мощностью до 1013 Вт/см3. Осталось проверить, действительно ли объединение четырех одинаковых сферических резонаторов в систему соприкасающихся сфер даст высокодобротный резонанс?

Этот эксперимент был успешно проведен в двух диапазонах (3 см и 8 мм). На сферах диаметром 16 мм обнаружился резонанс на частоте 8.5 ГГц, а на сферах диаметром 16 мм обнаружился еще один похожий резонанс на частоте 14.5 ГГц. Его еще предстоит исследовать более подробно.

Что касается резонанса четырех шариков диаметром 5 мм, то выяснилось, что замена одного из шариков на более мелкий (3.8 мм) снижает добротность резонансной системы в несколько раз.

Это означает, что объединение четырех одинаковых сферических резонаторов в систему соприкасающихся сфер действительно дает высокодобротный резонанс! Этот резонанс, кстати, похож на резонанс магнетрона. Только новый "магнетрон" набирается из отдельных бусинок (дискретных элементов).

Это так называемый дискретно-аналоговый резонатор. Его можно наращивать, добавляя элементы по законам "бисерного плетения".

Интересно, что бусинки в бисерном плетении расположены подобно элементам структуры наномира.

Смотрите также слайд-фильм "Резонанс четырех".

http://ftp.decsy.ru/nanoworld/index.htm