(Від англ, pinch -звуження, стиснення) (ефект самосжатія розряду), властивість електричні. струмового каналу в провідному середовищі зменшувати своє перетин під дією власної, що породжується самим струмом, магнітного поля. Вперше це явище описано в 1934 амер. ученим У. X. Беннеттом стосовно потокам швидких заряджу. ч-ц в газорозрядної плазмі. Термін «П.-е.» введений в 1937 амер. фізиком Л. Тонкс при дослідженні дугового розряду.
Механізм П.-е. найпростіше зрозуміти на прикладі заповненого провідним середовищем довгого циліндра, в к-ром паралельно його осі тече струм J. Силові лінії магнітного. поля, створюваного J, мають вигляд концентричних. кіл, площини яких брало перпендикулярні осі циліндра. Електродінаміч. сила. діюча на одиницю об'єму провідного середовища з щільністю струму 3, дорівнює 1 / c. (JB) в СГС системі одиниць; сила спрямована до осі циліндра і прагне стиснути середу. Це і є П.-е. (Тут В - магнітна індукція в одиничному обсязі.) П.-е. можна розглядати також як простий наслідок Ампера закону про магн. тяжінні отд. паралельних струмових ниток (елем. струмових трубок), сукупністю яких брало явл. струмовий циліндр. Магн. стиску перешкоджає газокінетіч. тиск провідного середовища, обумовлене тепловим рухом її ч-ц; сили цього тиску спрямовані від осі струмового каналу. Однак при досить великому струмі перепад магн. тиску стає більше газокінетичний і струмовий канал стискається - - виникає П.-е.
Для П.-е. необхідно приблизна рівність концентрацій носіїв зарядів протилежного знака в середовищі. В потоках носіїв зарядів одного знака електричні. поле просторового заряду ефективно перешкоджає стисненню струму. Проходження досить великих струмів через газ супроводжується його переходом в повністю ионизованного плазму, що складається з заряджу. ч-ц обох знаків. П.-е. в цьому випадку віджимає плазмовий шнур (струмовий канал) від стінок камери, в якій відбувається розряд. Т. о. створюються умови для магнітної термоізоляції плазми. Цим св-вом потужних самостискальних розрядів пояснюється виник у зв'язку з проблемою керованого термоядерного синтезу (КТС) інтерес до П.-е. як до найбільш простому і обнадійливі механізму утримання високотемпературної плазми.
Умови, при яких газокінетіч. тиск плазми nk (Ті + Тi) стає рівним магн. тиску поля струму J, описуються співвідношенням Беннетта: (1 / 8p) (2J / cr) 2 = nk (Ті + Тi). Тут r- радіус пинча, Ті і Ti - електронна і іонна темп-ри, n - число ел-нів в одиниці об'єму (рівне з умови квазінейтральності плазми, числу іонів). З ф-ли Беннетта слід, що для досягнення мінім. темп-ри (Т = 108 К), при якій термоядерний синтез може представляти інтерес як джерело енергії, потрібно хоча і великий, але цілком досяжний ток = 106 A. Дослідження Пінчем в дейтерії почалося в 1950-51 одночасно в СРСР, США і Великобританії в рамках нац. програм по УТС. При цьому осн. увага приділялася двом типам Пінчем - лінійному і тороїдальному. Передбачалося, що плазма в них при протіканні струму буде нагріватися не тільки за рахунок її власної. елект. опору (Джоуль нагрів), але і при т. зв. адіабатичному (т. е. те, що відбувається без обміну енергією з навколишнім середовищем) стисненні. Однак в перших же експериментах з'ясувалося, що П.-е. супроводжується розвитком разл. плазмових нестійкостей (див. ПЛАЗМА). Утворювалися місцеві перетиснутій ( «шийки») пинча, його вигини і гвинтові обурення ( «змійки»). Наростання цих збурень відбувається надзвичайно швидко і веде до руйнування пинча (його розриву або викиданню плазми на стінки камери). Виявилося, що найпростіші пннчі схильні практично всіма видами неустойчивостей високотемпературної плазми і можуть служити як для їх вивчення, так і для випробування різних способів стабілізації плазмового шнура. Струм -106 А в установках з лінійним Пінчем отримують при розряді на газовий проміжок конденсаторних батарей великої ємності. Швидкості наростання струму в отд. випадках досягають = 1012 А / с. При цьому найбільш істотним виявляється не джоулів нагрів, а електродпнаміч. прискорення до осі струмового шнура його тонкої зовнішньої оболонки (скін-шару, (див. СКІН-ЕФЕКТ)), що супроводжується утворенням потужної сходящейся до осі ударної хвилі. Перетворення накопиченої такою хвилею енергії в теплову створює плазму з температурою, набагато більш високою, ніж міг би дати джоулів нагрів. З ін. Боку, перетворення в Пінчем енергії електричні. струму в теплову стає значно ефективніше, коли визначальний внесок в електричні. опір плазми починає давати її турбулентність. що виникає при розвитку т. зв. мікронеустойчівостей.
Для потужних імпульсних Пінчем в розрідженому дейтерії характерно, що при деяких умовах вони стають джерелами жорстких випромінювань (нейтронного і рентгенівського). Це явище вперше було виявлено в СРСР в 1952.
Хоча в найпростіших варіантах Пінчем і не вдалося вирішити задачу УТС, самосжімающегося розряди з'явилися своєрідною школою плазмових досліджень, дозволивши отримувати щільну плазму з часом життя, хоча і малим, але достатнім для вивчення фізики П.-е. створити різноманітні методи діагностики плазми, розвинути суч. теорію процесів в ній. Еволюція установок, що використовують П.-е. привела до створення мн. типів плазмових пристроїв, в яких брало нестійкості П.-е. або стабілізуються за допомогою зовнішніх магн. полів (токамаки, q-пінч і т. д.), або самі ці нестійкості використовуються для отримання короткоживущей надщільного плазми в т. н. «Швидких» процесах (плазмовий фокус. «Мікропінчі»). Тому в наст. час (1983) істот. місце в нац. і межнац. програмах вирішення проблеми УТС (СРСР, США, Європейське співтовариство але ат. енергії) відводиться системам, в основі яких брало лежить П.-е.
П.-е. має місце не тільки в газовому розряді, але і в плазмі твердих тіл, особливо в т. н. сильно вироджених електронно-доречний плазмі напівпровідників.
(Від англ. Pinch - звуження, -1 [JВ], направленапо радіусу до осі циліндра і викликає стиснення струмового каналу. Сжімающеедействіе протікає струму можна вважати також простим наслідком законаАмпера про магн. Тяжінні отд. Паралельних струмових ниток з одінаковимнаправленіем, що створюють повний струм J .
При описі П.-е. в термінах магн. гідродінамікідля випадку ідеально провідного середовища об'ємна електродінаміч. сила F може бути замінена на поверхневе магн. тиск pмагн = к-Ромува випадку П.-е. в металеві. провідниках протидіє сила пружності, б - 10 6А) через газсопровождается іонізацією і нагріванням речовини і переходом його в состояніеплазми. Нагрівання плазми відбувається при струмовому тепловиділення на оміч. сопротівленііплазменного каналу (Джоуль нагрів) і при адіабатіч. стисканні пинча як цілого (утворюється високотемпературна плазма).
Магн. поле струму віджимає плазмовий каналот стінок розрядної камери, і утворюється ізольован. струмовий шнур - пинч. 2 = 4c 2 kNT, де - число часток в перерізі пинча. Це співвідношення показує, що для достіженіяю плазмі Т 10 8 К, при якій швидкість протікання термоядерних реакцій в равнокомпонентнойдейтерій-тритиевой суміші вже настільки велика, що синтез ядер може статьенергетіческі вигідним, потрібно хоча і великий, але цілком достіжімийток пинча А, в залежності від N).
Дослідження лінійного (цпліндріч.) Z -пінчапроводілісь в двоелектродної керамич. камерах. Разрядная камера состоялаіз ізолюючої труби (фарфор, кварц), торці к-рій вакуумно-щільно закривалісьметалліч. електродами. Камера заповнювалася дейтерієм при тиску
10 -3 тор, і через газ пропускався імпульсний струм (10 4 10 6А), джерелом догрого служила малоіндуктівная конденсаторна батарея (напряженіезарядкі 10 3 10 5 В), що включається через розрядний пристрій. Протікає через газ ток ізменялсяво часу за законом, близькому де С - ємність конденсаторного накопичувача, L - еф. індуктивність. 12 А / с. У перших же експериментах по дослідженню z -пінчавияснілісь дві головні не враховуються раніше особливості сільноточногогазового розряду.
При змінній в часі струмі плазменнийшнур скініруется (див. Скіп-ефект), і в нагріванні плазми существеннимоказивается НЕ джоулево тепловиділення, а електродінамнч. прискорення тонкойтоковой оболонки (скін-шару) до осі, що супроводжується утворенням мощнойсходящейся ударної хвилі. Рух струмів-плазмової оболонки проісходітпрі рмагнпл і визначальну рольв русі відіграють сили інерції; умови нагріву в ударній хвилі і при кумуляцііна осі в результаті переходу кінетичної. енергії в теплову виявилися болеевигоднимі, але ніякого квазірівноваги пинча не забезпечує. Оказалосьтакже, що в лінійному z -пінче навпроти матового відтінку плазма - магн. Полев принципі неможливо отримати рівновагу пинча через що розвиваються плазменнихнеустойчівостей (див. Нестійкості плазми і Магнітні пастки). Етаособенность потужнострумового розряду пов'язана з вкрай високим подвіжностьюі нерівноваги-ностио колективу частинок, складових плазмову середу, і відсутність внутр. "Жорсткості" у плазми, що сприяє збереженню пінчемустойчівой форми. Більш того, при стисненні магн. полем діамагн. свойстваплазми сприяють виштовхування її цілком (або від. її частин) з областіс великим В в сторону зменшується поля.
В експериментах спостерігалася спочатку перваяфаза - стиснення плазми до осі, при к-ром діам. струмового каналу уменьшалсяв
10 раз і на осі камери утворювався яскраво світиться плазмовий шнур, -6 с), але достаточнимдля вивчення фізики П.-е. розробити різноманітні методи діагностікіплазми, розвинути суч. теорію процесів в ній. Еволюція установок з пінчемпрівела до створення мн. типів плазмових пристроїв, в яких брало неустойчівостіП.-е. або стабілізуються за допомогою зовн. магн. полів (квазістаціонарниесістеми типу токамака), або самі ці нестійкості іспользуютсядля отримання короткоживущей надщільного плазми в т. н. швидких процесах (плазменнийфокус, мікропінчі), або весь процес має настільки малу тривалість (
10 -7 с), що нестійкість пинча не встигає розвинутися.
У зв'язку з успіхами техніки отримання большіхімпульсних струмів по-новому постало питання про П.-е. в металеві. проводнікахв вигляді порожніх тонкостінних циліндрів. Пропускання великого струму через полийціліндр призводить до його руйнування - стиску, зім'яту, сплющиванию, потерепервонач. форми. Такий ефект спостерігається, напр. при попаданні блискавки трубчастий громовідвід. Стиснення металеві. циліндра в варіанті z -пінчаілі -пінчастало широко використовуватися в роботах по отриманню імпульсних магн. полів,