Текст книги "Все науки. №2, 2022. Международный научный журнал"

Все науки. №2, 2022
Международный научный журнал

Авторы: Алиев Ибратжон Хатамович, Каримов Боходир Хошимович, Кулдашев Аббосхон Хакимович, Юлдошалиев Дилшод Кулдошалиевич, Шарофутдинов Фаррух Муроджонович, Арипова Сайёра Боходировна, Каримов Шавкат Боходирович, Вавилова Екатерина Александровна, Умарова Гульноза Масхариддиновна, Абдурахмонов Султонали Мукарамович, Жалолов Ботирали Рустамович, Алиева Раънохон Мукарамовна

Главный редактор, ответственный за выпуск журнала, генеральный директор ООО «Electron Laboratory» и Президент Научной школы «Электрон» Ибратжон Хатамович Алиев

Редактор, кандидат физико-математических наук, доцент физико-технического факультета Ферганского государственного университета, ответственный за финальную модерацию и рецензирование статей, редактор, Научный руководитель проекта «Электрон» Боходир Хошимович Каримов

Редактор, экономический профессор Научной школы «Электрон», соискатель в области экономических наук, редактор, экономический консультант проекта «Электрон», владелец компании-инвестора «Clipper Energy» Company Ботирали Рустамович Жалолов

Редактор, соискатель в области астрологических, философских и педагогических наук, модератор Холидахон Тулкиновна Алиева

Редактор, главный учёный секретарь Научной школы «Электрон», соискатель в области экономических наук, редактор, экономический руководитель проекта «Электрон» Фаррух Муроджонович Шарофутдинов

Редактор, доктор технических наук, доцент научно-исследовательского института полупроводников и микроэлектроники при Национальном Университете Узбекистана Аббосхон Хакимович Кулдашев

Редактор, старший научный сотрудник, заведующих лабораторией ускорительной техники при научно-исследовательском институте полупроводников и микроэлектроники при Национальном Университете Узбекистана Ринад Фуадович Руми

Редактор, доктор физико-математических наук, профессор лаборатории ускорительной техники при научно-исследовательском институте полупроводников и микроэлектроники при Национальном Университете Узбекистана Исабек Холбаевич Холбаев

Редактор, доктор физико-математических наук, профессор физико-технического факультета Ферганского Государственного Университета Салим Мадрахимович Отажонов

Редактор, доктор философии по техническим наукам (PhD), доцент физико-технического факультета математики-информатики Ферганского Государственного Университета Шароф Шухратович Шухратов

Редактор, кандидат физико-математических наук, декан факультета математики-информатики Ферганского Государственного Университета Иброхимжон Усмоналиевич Хайдаров

Редактор, кандидат физико-математических наук, доцент факультета систем компьютерного проектирования Ферганского Политехнического Института Султонали Мукарамович Абдурахмонов

Редактор, кандидат технических наук, доцент физико-технического факультета Ферганского Государственного Университета Якуб Усмонович Усмонов

Редактор, кандидат биологических наук, доцент факультета естественных наук Ферганского Государственного Университета Музаффар Авлияхонович Мухммадиев

Редактор, кандидат педагогических наук, доцент кафедры «Информационно-образовательных технологий» Ферганского филиала ТУИТ имени Мухаммада аль-Харезми Иномжон Уктамович Билолов

Редактор, кандидат физико-математических наук, доцент кафедры информационных технологий Ферганского Государственного Университета Тохир Халимович Тожиев

Редактор, доктор философии по физико-математическим наукам, старший преподаватель физико-технического факультета Ферганского Государственного Университета Сапура Маликовна Зайнолобидинова

Редактор, преподаватель физико-технического факультета Ферганского Государственного Университета Дилшод Кулдошалиевич Юлдошалиев

Редактор, преподаватель факультета математики-информатики Ферганского Государственного Университета Олимхон Улугбекович Ахмедов

Редактор, преподаватель факультета математики-информатики Ферганского Государственного Университета Сайёра Саидакбаровна Кукиева

Редактор, преподаватель факультета математики-информатики Ферганского Государственного Университета Наргиза Саидакбаровна Икромова

Редактор, преподаватель физико-технического факультета Ферганского Государственного Университета Нодир Эсоналиевич Алимов

Редактор, преподаватель физико-технического факультета Ферганского Государственного Университета Ахлиддин Мирзохидович Кучкаров

Иллюстратор Ибратжон Хатамович Алиев

Дизайнер обложки Ибратжон Хатамович Алиев

Дизайнер обложки Боходир Хошимович Каримов

Корректор Ибратжон Хатамович Алиев

Корректор Боходир Хошимович Каримов

Переводчик Ибратжон Хатамович Алиев

Переводчик Боходир Хошимович Каримов

© Ибратжон Хатамович Алиев, 2023

© Боходир Хошимович Каримов, 2023

© Аббосхон Хакимович Кулдашев, 2023

© Дилшод Кулдошалиевич Юлдошалиев, 2023

© Фаррух Муроджонович Шарофутдинов, 2023

© Сайёра Боходировна Арипова, 2023

© Шавкат Боходирович Каримов, 2023

© Екатерина Александровна Вавилова, 2023

© Гульноза Масхариддиновна Умарова, 2023

© Султонали Мукарамович Абдурахмонов, 2023

© Ботирали Рустамович Жалолов, 2023

© Раънохон Мукарамовна Алиева, 2023

© Ибратжон Хатамович Алиев, иллюстрации, 2023

© Ибратжон Хатамович Алиев, дизайн обложки, 2023

© Боходир Хошимович Каримов, дизайн обложки, 2023

© Ибратжон Хатамович Алиев, перевод, 2023

© Боходир Хошимович Каримов, перевод, 2023

ISBN 978-5-0056-6351-1 (т. 2)

ISBN 978-5-0056-4671-2

Создано в интеллектуальной издательской системе Ridero

Посвящается великому учёному Жамолу Худойбердиевичу Каримову

Наука – это организованные знания, мудрость – это организованная жизнь.

Эммануил Кант

Наука выигрывает, когда её крылья раскованы фантазией.

Майкл Фарадей

Заслуженный деятель науки и техники, профессор Жамол Худойбердиевич Каримов родился 22 февраля 1909 года в городе Фергане. Закончив педагогический техникум, в 1926 году начал свою деятельность в одном из школ города Ферганы в качестве педагога. В 1930 году поступил в Самаркандский государственный педагогический университет на математический факультет. С 1935 года закончив университет с отличием был оставлен в качестве аспиранта под руководством своего наставника П. В. Соловьёва. Окончив в 1939 году аспирантуру, остался преподавателем в Самаркандском государственном университете, вместе с этим совмещая преподавая в народных сельскохозяйственных институтах.

В 1940 году защитил кандидатскую диссертацию на тему «Нелинейные дифференциальные уравнения параболического типа» с отличием в учёном Совете Университета Средней Азии (на сегодняшний день Национальный Университет Узбекистана). В 1940—1943 годах работал в качестве доцента кафедры математики в Ферганском Педагогическом Институте. С 1943 по 1950 года работал в качестве доцента в Ташкентском Государственном Университете, совмещая деятельность заведующего кафедры «Математики и механики» в Научно-исследовательском институте «Математики и техники» при Академии наук Узбекистана. В 1950 году вернулся в Фергану и до своей кончины продолжал свою деятельность в Ферганском Педагогическом Институте (ныне Ферганский Государственный Университет).

Ж. Х. Каримов в течении своей деятельности возглавлял физико-математический факультет в качестве декана на протяжении многих лет. С 1962 года избран заведующим кафедры «Математического анализа». За выдающуюся деятельность в этом же году Высшей Аттестационной Комиссией присвоено учёное звание профессора. Вмести с В. Н. Кондрашовым Ж. Х. Каримов разработали комплекс научно-исследовательских работ «Дифференциальные уравнения нарушаемые на границах». Результаты проведённых работ в данной сфере имели большое значение не только для общей теории нелинейных дифференциальных уравнений, но и для теории фильтрации нефте-газовой продукции, а также имели большое значение в практическом применении при строительстве различных конструкции.

Научная деятельность профессор Ж. Х. Каримова была направлена на малоизученную сферу науки – вопросы нелинейных дифференциальных уравнений параболического типа. Его первая научная работа была посвящена вопросу обоснования решения методом Фурье периодического решения нелинейных дифференциальных уравнений параболического типа. Со стороны Ж. Х. Каримова опубликовано более 100 научных статей. Кроме этого он с большой эффективностью работал над созданием 44 учебных пособий по физике и математике для студентов высших учебных заведений. Также со стороны Ж. Х. Каримова были переведены с русского на узбекские языки важные для студентов ВУЗов учебников «Расчёт курса дифференциалов и интегралов» и «Основы математического анализа», в соавторстве с М. Собировым и С. Сирожиддиновым.

Его вклад в процесс подготовки кадров неизменно велик. Под его руководством его 5 соискателей защитили свои кандидатские диссертации. Во время своей деятельности он отбирал одарённых студентов и отправлял в престижные институты и университеты, предлагая их кандидатуры передовым учёным. По инициативе профессор Ж. Х. Каримова были установлены научные связи с Ташкентский государственным университетом (ныне Национальный Университет Узбекистана), а также государственными университетами Самарканда, Москвы, Санкт-Петербурга, Киева, Баку, Новосибирска с учёными-математиками. Он добился в 1962 году издания приказа Министерства высшего и среднего специального образования Республики Узбекистан о открытии аспирантуры по специальности частных производных дифференциальных уравнений при кафедре математического анализе Ферганского педагогического института и первыми аспирантами, позже получившие звания профессоров стали М. Маматов, К. Бойкузиев, а также ставшие позже доцентами Т. Абдурахмонов и К. Саримсаков.

При этом получившие образование М. Косимова, Б. Калонов, К. Шабадиков и А. Меликулов успешно защитили свои научные работы под руководством профессора Ж. Х. Каримов в Ученом совете при Математическом институте Академии наук Узбекистана и Государственном Университете Баку. Как результат преданных к науке трудов Ж. Х. Каримова была создана научная школа математиков в Фергане. Он обращал большое внимание на воспитание молодых учёных. Ж. Х. Каримов косвенно или прямо был в роли наставника занявших своё почётное место среди мировых математиков современности академика Ш. К. Фармонова, докторов физико-математических наук и профессоров К. Бойкузиева, М. М. Маматова, М. У. Гофурова, А. К. Уринова, А. Меликулова.

За почётные заслуги был достойно награждён. В 1967 году был награждён медалью Кари Ниязи. В 1994 году математическому факультету было дано имя Ж. Х. Каримова.

Б. Х. Каримов

ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЕ НАУКИ

АЛГОРИТМ РАЗВИТИЯ УСКОРИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ

Аннотация. История ускорительной техники берёт своё начало ещё во времена самых первых исследований в области изучения строения вещества, и, хотя вопрос о строении материи был поставлен ещё в глубокой древности, его активное развитие начинается лишь чуть ранее открытия радиоактивности Анри Беккерелем. Самые первые попытки в области увеличения энергии генерируемых частиц были приложены ещё во времена первых трубок Крукса, в которых обеспечивался высокий вакуум, что позволяло обеспечить вылет приличного потока электронов под действием термоэлектронной эмиссии.

Ключевые слова: ускоритель заряженных частиц, МэВ, трубка Крукса, циклотрон, линейный ускоритель.

Abstract: The history of accelerator technology dates back to the time of the very first research in the field of studying the structure of matter, and although the question of the structure of matter was raised in ancient times, its active development begins only a little earlier than the discovery of radioactivity by Henri Becquerel. The very first attempts in the field of increasing the energy of the generated particles were made back in the days of the first Crookes tubes, in which a high vacuum was provided, which made it possible to ensure the departure of a decent flow of electrons under the influence of thermoelectric emission.

Keywords: charged particle accelerator, MeV, Crookes tube, cyclotron, linear accelerator.

Но если исходить из самого начала, то в истории ускорителей можно найти немало выдающихся изобретений, новых и ярких физических идей, в некоторых случаях, имеющих характер научного открытия. Однако развитие методов ускорения заряженных частиц и стремление ко всё большим энергиям никогда не были самоцелью и обязательно подчинялись в основном, логике развития ядерной физики и возникшей из неё физики высоких энергий.

Ранее проводимые исследования и постройки в области ускорительной физики можно изобразить при помощи диаграммы, таким образом в существовании объективных закономерностей развития ускорительной техники просто и наглядно убеждает такая зависимость от времени максимальной энергии, достигнутой в лабораторных условиях. В логарифмическом масштабе эта зависимость отражается прямой линией, на которую с некоторыми оговорками попадают и существующие установки, и проектируемые машины. То есть, энергия искусственно ускоренных элементарных частиц экспоненциально возрастает на порядок каждые семь-восемь лет, что отражает объективную закономерность развития науки и физики высоких энергий. При всей важности новых идей в физике ускорителей нельзя отметить, что заметных изломов на этой прямо их появление не вызвало и не привело к подобному случае, наличия каких-либо явных отклонений.

Вероятно, первые соображения о получении искусственно ускоренных частиц появились вместе с зарождением экспериментальной ядерной физики после исторических опытов Э. Резерфорда в 1919 г., хотя к этому времени уже существовали высоковольтные рентгеновские трубки и установки для получения «канальных лучей», в определённой степени, заслуживающие названия ускорителей. Возможности высоковольтной техники того времени, и энергия альфа-частиц естественных радиоактивных изотопов, с которыми ускорители были призваны конкурировать, определяли и ближайшую цель – получение частиц с энергией порядка нескольких МэВ. Впрочем, были, конечно, ясны и принципиальные преимущества ускорителей – возможность ускорения протонов, иных элементарных частиц, а также направленность и большая интенсивность пучка, эквивалентная десяткам и сотням килограмм естественных радиоактивных препаратов. Интересно, что в 20-е годы было высказано довольно много идей ускорения до большой энергии, опередивших своё время и воплощённых в конкретных установках лишь по прошествии многих лет.

Тем не менее, первая искусственная ядерная реакция – расщепление ядра лития протонами с энергией 700 кэВ – была осуществлена сотрудниками Резерфорда Дж. Кокрофтом и Э. Уотсоном в 1931 году и сразу же повторена в нескольких лабораториях. Эту дату и можно считать началом истории ускорителей.

Установка Кокрофта-Уолтона состояла из двух основных элементов – генератора высокого напряжения и ускорительной трубки. Оба они в техническом отношении претерпели в дальнейшем существенные модификации. Одним из основных этапов в развитии электростатических ускорителей было изобретение в 1929 году Р. Ван-де-Граафом из Пристонского университета в США генератора высокого напряжения с механическим переносом заряда. Повышение энергии в этих машинах сдерживалось в основном электрической прочностью опорных изоляторов и ускорительной трубки, по применение принудительного распределения потенциала позволило вскоре получить энергию 2,5 МэВ. В СССР в 1938 году в Харькове был запущен электростатических ускоритель на 3,6 МэВ. Важно также отметить, что к концу 50-х годов ускорительная трубка серийного электростатического ускорителя выдерживала 16 МВ.

Установка Кокрофта-Уолтона

Тем не менее, ограниченные возможности метода электростатического ускорения были очевидны, а развитие физики ядра настоятельно требовало перехода к энергиям порядка десятка МэВ, сравнимой со средней энергией связи нуклона в ядре. Поэтому качественно новым этапов в развитии ускорителей следует считать появление резонансных методов, не требующих высоких напряжений. Первые идеи такого рода были высказаны, как показывают исследования, шведским учёным Изингом в 1924 году, но не привели к созданию работоспособной модели. Линейным вариантом резонансного ускорителя занимался также шведский физик Р. Видерое, внёсший вклад и для разработки бетатрона. В их схемах не было никаких принципиальных недостатков, но увы, лишь отсутствие в конце 20-х годов мощных коротковолновых генераторов не позволило осуществить их на практике. Выше уже упоминалось об обилии появившихся в то время идей, не нашедших технического воплощения. В этой связи следует упомянуть и имя американского инженера Дж. Слепяна, в патентах которого можно найти прообразы некоторых будущих ускорителей, в том числе бетатрона и линейного резонансного ускорителя.

На реальную основу резонансное ускорение было поставлено в работах Э. Лоуренса, проводившихся в лаборатории Калифорнийского университета в Беркли. Практически одновременно в 1930—1932 гг. в этой лаборатории появились работающие модели циклотрона – первого циклического ускорителя, в создании которого важную роль сыграл М. Ливингстон, и линейного резонансного ускорителя с трубками дрейфа (Д. Слоан). Однако линейные системы вскоре отошли на второй план из-за недостаточного развития техники СВЧ по сравнению с циклотроном, который уже начал поистине своё большое триумфальное шествие.

1. М. П. Бронштейн. Атомы. Электроны. Ядра. Изд-во Онти. 1935

2. В. А. Буравин, В. А. Егоров. Биография электрона. Изд-во Знание. 1985

3. Н. Ш. Турдиев, Д. Турдиева. Физика. Справочник для школьников и абитуриентов. Изд-во NisoPoligraph. 2015.

4. М. П. Бронштейн. Атомы и электроны. Изд-во Наука. 1980.

5. М. И. Каганов. Электроны. Фононы. Магноны. Изд-во Наука. 1979.

6. В. И. Рыдник. Увидеть невидимое. Изд-во Атомиздат. 1981.

АНТИМАТЕРИЯ В ЭНЕРГЕТИКЕ

Аннотация. Представлена часть исследования в области физики антиматерии, методов столкновения и дальнейшего выделения энергии столкновения. В частности, электронов и позитронов на малых энергиях порядка нескольких сотен кэВ. В расчётах применены и использованы уравнения Дирака, формулы из релятивистской физики. В результате, приведена конструкция ускорителя элементарных частиц, основанная на ускорении пучков электронов и позитронов, при этом ускорения осуществляется на нескольких направлениях. При этом ускоритель оснащен некоторыми дополнительными элементами, с целью получения энергии, в которую преобразовывается масса электронов и позитронов. Целью работы являлось разработка схемы конструкции, которая смогла бы позволить выводить энергию из массы элементарных частиц, без больших затрат, а также с последующим ростом иных показателей.

Ключевые слова: позитрон, антиматерия, электрон, столкновение, море Дирака, уравнение Дирака, волновод, ВЧ технология.

Abstract: Research was present in the field of antimatter physics, collision methods, and further extraction of the energy of the collision. In particular, electrons and positrons at low energies of the order of several hundred Kev. Dirac equations and formulas from relativistic physics used in the calculations. As a result, the design of an elementary particle accelerator based on the acceleration of electron and positron beams, while acceleration carried out in several directions. In this case, the accelerator is equipped with some additional elements, in order to obtain energy, which will turn the mass of electrons and positrons. The aim of the work was to develop a design scheme that could allow energy extracted from the mass of elementary particles, without high costs, as well as with a subsequent increase in the indicator.

Keywords: positron, antimatter, electron, collision, Dirac Sea, Dirac equation, waveguide, RF technology.