Лазер импульсный, надеюсь? То есть воздействие там фемто-, пико- или, на худой конец, наносекундное? Ну, и считаем сам лазер идеальным, то есть он не генерирует паразитного излучения и прочих электромагнитных полей, не греется и т.д.?

Мгновенно (для плотности излучения, достаточной для повреждения твёрдых тел, за характерное время, кратно меньшее времени импульса) превращается в горячую плазму. Образуется ударная волна, характеристики которой существенно связаны с характеристиками лазера. Если пучок тонкий, а импульс короткий – даже звука не будет, просто вспышка, как у молнии. Если пучок потолще, а импульс подлиннее (наносекунды и более) – к ней добавится полноценный раскат грома. Воздуху-то всё равно, что его греет и ионизирует, комптоновское рассеяние или электромагнетизм, так что аналогия с молнией более чем уместна.

Расширяться. До каких температур комптоновский эффект нагреет плазму, считать нужно (я вот ни разу не специалист в физике высоких энергий, например), но ясно, что в МКТ-смысле там миллионы градусов будут.

Воздух, в смысле? Кроме уже описанной вспышки и ударной волны – вторичный гамма-фон от всё того же комптоновского переизлучения. Вторичный рентген и более длинноволновый ЭМ-диапазон, до ИК включительно. Нагрев. Быстрые реакции ионизации-рекомбинации свободных электронов. Аннигиляция позитронов из рождённый электрон-позитронных пар. Много всего интересного по номенклатуре, но для миллиметрового пучка и пикосекундных импульсов не то, чтобы много по абсолютным значениям воздействия. А, да, для длительных (микросекунды и более) импульсов вся эта прелесть начнёт ломать сам пучок. Перегретая плазма солидно так рассеивает даже гамма-излучение на сколько-то приличных расстояниях.

В них получаются дырки по диаметру самого пучка.

Вы переоцениваете коэффициент теплопередачи даже для стали, не говоря уж о граните. Если импульс несёт достаточно много энергии, чтобы прожечь преграду, греться за пределами зоны воздействия она практически не будет. Почти вся энергия ударной волны от испаряющегося материала будет направлена вдоль (в прямом и обратном направлениях) луча, выбрасывая пар и плазму из канала. А в остальном – максимум края отверстия оплавятся. Бетон, правда, довольно влажный сам по себе, там будет серия микровзрывов из-за неравномерного испарения воды и самого бетона. Но это всё равно будет ограничено, ну, сантиметрами вокруг отверстия. Может, первыми десятками сантиметров, но это прямо максимум. То есть в стали мы имеем аккуратную дырочку с оплавленными краями, а в бетоне – рваный канал со следами ударных и осколочных повреждений.

Вся та вторичная прелесть, которая в воздухе почти безвредно развеется по кубометрам окружающего пространства, в теле живого человека обрушится гаммой и рентгеном на ткани. Что весьма неполезно им в среднесрочной перспективе. Ну, и дырка будет, само собой. Плюс всё жидкое, что окажется в зоне поражения (кровь, например), мгновенно испарится, создавая локальные микровзрывы. Живые существа обычно довольно мягкие и однородные, так что сантиметровых следов взрывов, как в бетоне, не будет, но некоторые дополнительные повреждения это тоже нанести может.

Импульс гамма-квантов считается по формуле p=E/c. Так что зависимость тут линейная (а не квадратичная, как для нормальной механики), чем больше совокупная энергия импульса, тем больше отдача. Для каждого конкретного случая считать надо, энергии-то там на несколько порядков меняться могут.

А, ну и на линзах самого лазера рассеивания быть не должно, иначе вторичное излучение поджарит стрелка.

ReznoVV

Ещё не забываем про фокусное расстояние.

ReznoVV
Хотел добавить в пост, но не был уверен. Предположен, он не импульсный, а целую секунду долбит - многое это меняет?

Как написано в посте, можно даже счесть, что он расплавится после применения, но главное, чтобы этот расплав не долбануло обратно на стрелка:) Т.е. можно считать, что лазер одноразовый, предполагаю, что больше одного выстрела такой штуке не надо, благо его назначение - именно поражение цели, защиту которой можно в принципе пробить.

Будет ли поражающее действие вокруг пути луча? Честно говоря, я и про молнию хз, что вокруг неё, обычно все фокусируются на том, что происходит с целью молнии. Я понял, что эффектов всяких много, но вот насколько они поражающие?

Ага! То есть, имеет смысл как раз импульсами стрелять. Может быть, даже само устройство будет... эм, как бы патроном. Выстрелил - оно полурасправилось и автоматически выбросилось вперёд - поставил следующий "патрон" - выстрелил - и т.д.

Вау, это было совсем не очевидно, спасибо большое! Очень важная инфа.

Среднесрочная меня слабо интересует, как я понимаю, если, условно, узкий луч не попадёт в жизненно важный орган, то это даже ещё не смерть? В смысле, вторичные эффекты типа микровзрывов, не уничтожат тело живого существа, а только... добавят травм, не более того?

Вот тут начинаются у меня сложности, в смысле, а какую энергию выбрать? Чем больше, тем эпичнее?:) Может ли импульс достигать чего-то значимого в принципе или можно не считаться в принципе?

Логично. Но туда можно в любом случае что-то испаряющееся, по тому же принципу, по которому покрытие против перегрева на космические корабли делают, верно? Тем более что устройство предполагается одноразовое.

Вообще даже не "существуют", а могут ли в принципе существовать линзы для гамма-излучения, кстати? Это так, в сторону, всё равно устройство будет "магическое", в смысле, без объяснений работы.

Википедия говорит, что частота гамма-фотонов - это 6⋅10^19. Получается, что импульс одного будет 6⋅10^19*h/с, т.е. 6⋅10^19 * 6,6*10^(-34) / (3 * 10^8) = 13,2 * 10^-23 кг*м/с

Допустим, теперь надо домножить 13,2 * 10^-23 кг*м/с на N - число фотонов. Но где их взять??? В смысле, хотя бы прикидочно. Нет идей.

Матемаг
Ключевое – конструкция лазера за секунду не должна испариться. Что для сколько-то реалистичных лазеров такой мощности означает просто колоссальные вложения (и по массе, и по энергии) в систему охлаждения. Уж больно энергетически несовершенна покамест трансформация электрической или химической энергии в излучение. Ну, и эффективность лазера будет пониже – перегретая плазма явно менее проницаема для гамма-излучения, чем воздух при н.у.

"Вокруг" – это насколько далеко? В радиусе первых сантиметров от миллиметрового пучка будет и ударная волна, и резкий рост температуры на сотни градусов как минимум, и ионизирующее излучение (причём разной природы – свой вклад внесёт и комптоновский эффект, и аннигиляция электрон-позитронных пар, и фотоэффект), и ненулевые наведённые токи. Для живого – ожоги, временная слепота и баротравмы, для техники – выход из строя всей неэкранированной электроники и сбои в электрике, термические повреждения корпуса. Но уже в полуметре от траектории импульса эффекты будут куда менее опасными: плотность энергии сама по себе падает обратно пропорционально квадрату расстояния от источника (т.е. траектории импульса), да ещё и ненулевая плотность воздуха помогает тормозить всякую переизлучённую гадость. Длина свободного пробега даже высокоэнергетических частиц с МКТ-температурами в миллионы градусов в воздухе не очень большая, на самом-то деле.

В сантиметрах от траектории луча – весьма серьёзно, в десятках сантиметров – неприятно для живых существ (мгновенно – как взрыв светошумовой гранаты, отложенно – всякие риски могут быть с онкологией и прочими прелестями ионизирующего излучения), в метрах – разве что дискомфортно, яркая вспышка и шум (если импульс достаточно долгий, чтобы ударная волна перегретой плазмы успела сформироваться и достичь звуковых частот).

Если устройство условно магическое. Потому что реальные гамма-лазеры имеют КПД в доли процента. Насколько я знаю, до экспериментального воплощения дошли только лазеры на эффекте Мёссбауэра, а там всё крутится вокруг короткоживущих изотопов, так что и физика, и химия крайне сложные, да ещё и неэффективные в энергетическом смысле. То есть для выстрела, способного пробить условную броню, сам лазер должен не то, что расплавиться, а испариться от теплового излучения.

Раневой канал, ага. На коротких отрезках времени это может быть даже менее травматично, чем попадание из современного огестрела. Пучок узкий, останавливающее действие у него околонулевое, края раны самоприжигаются. Да и ионизация там не ужасно огромная будет, люди вон, головы в работающий магнетрон засовывали и живыми оставались, а это явно сильно хуже всей вторичной дряни от гамма-лазера. Не эксперт, но вот чисто по физике попадание из АК/AR практически в любую область человеческого тела несёт для цели ощутимо больше рисков, чем попадание из описанного гамма-лазера. Ну, а сердце, головной мозг и магистральные артерии что так, что этак означают мгновенную смерть.

Легко считается. Допустим, мы хотим пробить 20 мм брони и поразить цель за ней. Это, если что, современная крупнокалиберная снайперская винтовка или крупнокалиберный же пулемёт патронами с вольфрамовыми сердечниками нормально делают. Сталь нам для этого надо натурально испарить. Температура кипения железа (да-да, считаем грубо, у броневой стали значения будут отличаться, но не по порядку величины) – 3200 С, удельная теплота парообразования – 6,12 МД/кг. Прежде, чем испарять жидкое железо, его нужно расплавить – на этом нам потребуется скромные 84 кДж/кг при 1400 С (берём среднее значение температуры плавления стали, у броневых сталей оно побольше будет). Что твёрдую, что жидкую сталь надо нагреть. Удельная теплоёмкость для стали около 460 Дж/кг*С, жидкого железа – около 2 МДж/кг*С (само собой, оба значения нелинейно зависят от температуры, я просто беру среднее по справочникам). Итого, с н.у. до пара нам надо:

E = (1400*0,46+1800*2+6,12+0,084)*m МДж энергии.

Массу m посчитаем для цилиндра высотой 20 мм (будем считать, что мы проплавляем броню по нормали, а не под углом к горизонту) и радиусом 1 мм. Это 62,8 мм3, т.е. 6,28*10^(-8) м3. При плотности стали 7860 кг/м3, имеем массу в 4,936*10^(-4) кг. Полграмма, грубо говоря. Подставляем это значение в формулу выше и имеем:

E = 2125 кДж

Естественно, даже если магический лазер идеален, никуда не деваются потери – на превращение воздуха в плазму, на рассеяние излучения и комптоновский эффект, на нагрев области вокруг прожигаемого канала. А ведь кроме пробития брони нужно ещё нанести какой-то урон объекту за бронёй, поджечь его хотя бы, что ли. В общем, думаю, искомую энергию можно смело умножать раз в пять, то есть для такой задачи нам надо около 10 МДж энергии.

Для сравнения, дульная энергия КСВК или Barrett M82 – около 17 кДж, Browning M2 или "Корда" – около 20 кДж. То есть проламывать броню механическим путём на три порядка более выгодно, чем испарять лазером. Ну, и дырка от лазера будет иметь диаметр 2 мм, а от крупнокалиберной пули – никак не меньше 20 мм (при проламывании брони отверстие всегда ощутимо крупнее диаметра самой пули).

Делим отысканные 10 МДж на скорость света и имеем импульс около 0,03 Нм. Лёгонький такой толчок. Как если у вас с ладони лягушка спрыгнула.

Матемаг
Конечно, вполне себе существуют и используются. Там какие-то хитрые дифракционные механизмы применяются или многократные переотражения на специальных кристаллах под сверхмалыми углами. Короче, надо изрядно извратиться, но сделать можно. Гамма-телескопы сравнительно давно просторы космоса изучают, там такие линзы используются. Другое дело, что тепловое рассеяние при отражении испарит любую реальную линзу при попытке сфокусировать ею сколько-то значимый поток энергии. Но если мы каким-то образом уместим всю нужную энергию в аттосекундный импульс, то и ладно.

ReznoVV
Просто заранее скажу большое спасибо за то, что отвечаете на такие посты! Прям "что бы я без вас делал!", не иначе.

Первое меня не парит, устройство "волшебное" плюс его не жалко, а вот второе - это другой разговор, да. Получается, импульс будет очень коротким. Выглядит непринципиально - для наблюдателя со стороны наносекундный импульс от пикосекундного вряд ли отличается.

Ага, т.е. точность выстрела должна быть всё-таки хорошей, попасть надобно, иначе максимум ошеломит (в краткосрочной перспективе).

Ну да, условно магическое. В плане охлаждения тоже. О том, что в реале нету гамма-лазеров, знаю, поэтому заранее выбрал "магичность" устройства, иначе не взлетит.

А взрывное испарение крови в раневом канале не будет? В смысле, если будет, это уже не обычный ожог получится. Пострашнее, чем пуля. Всё-таки вокруг луча кровь тепло поглотить и мгновенно расшириться успеет же, верно?

Блин, пойти от итогового эффекта я не догадался!

Это правда. Только от кинетики любого типа есть магические щиты (начиная со старого доброго "протего"), а вот с лазером поинтересней будет!

И если я задеру энергию в десяток-другой раз, то толчок будет ощутимый, но не более того, понятно.

ReznoVV
Т.е. в целом выгодней и для работы устройства, будь оно трижды магическим, и для эффективности поражающего эффекта умещать импульс в как можно меньший отрезок времени, правильно?

Матемаг
Рад помочь!

Так и пуля в теле человека обычно не аккуратный раневой канал своего диаметра оставляет. А испарение. Ну, сколько там крови будет в миллиметровом канале, если не попасть в крупные сосуды, сердце и печень? Доли миллилитра. Входное и выходное отверстия открыты, большая часть пара может пройти через них. Что-то, несомненно, внутренние повреждения нанесёт, но вряд ли они затронут больше сантиметра от раневого канала.

Мы ж не в фильме Тарантино)) Средний объём человека – ну, пусть 60 литров. Объём крови в нём – литра 4-5. Раневой канал диаметром 2 мм (где кровь будет именно что испаряться) и длиной 30 см (фронтальная проекция брюшной полости, например) имеет объём около 1 мл. То есть крови там будет чисто статистически порядка 0,1 мл. Плотность водяного пара при н.у. (сильнее расшириться перегретой плазме всё равно эластичность окружающих тканей вряд ли даст) около 0,6 кг/м3, плотность воды – 1000, т.е. расширение будет где-то в 1700 раз. То есть 0,1 мл крови превратится в 170 мл пустого пространства. Это прямо в максимальном случае, так-то в реальности солидная часть пара будет стравлено через входное и выходное отверстие. Немало, но вполне на уровне раневых каналов от АК/AR. И это, повторюсь, оценка сверху, в реальности повреждения были бы ниже.

Если задерёте в сто, будет примерно похоже на отдачу при выстреле из пистолета, ага.

Матемаг
Ага. Все поражающие характеристики-то чисто от энергии зависят (ну, на диапазоне времён от аттосекунд до микросекунд, в смысле, и на таких энергиях, где у нас в любом случае всё испаряется), а побочные эффекты – как раз от времени. Чем меньше времени длится импульс, тем меньшая доля энергии тратится на бесполезные для нас побочные эффекты.

Сейчас придёт Варро, и обьяснит, что у Матемага неправильно лазер придуман. }:->

ReznoVV
:)

Но, по идее, если задеть _любую_ артерию, например, если бедреную, то будет бабах и минус нога?

Где-то слышал, что в тех фильмах как раз крови _недостаточно_, хотя и больше, чем в обычных фильмах того же типа. Вроде бы как реалистичное количество крови слишком большое, чтобы зритель поверил, поэтому пришлось ограничиваться. 5 литров крови - это, так-то, дофигища...

Ага, принято.

Сойдёт, надо, короче, дать злодею энное количество одноразовых "гамма-пистолетов". Можно даже сделать их испаряющимися от выстрела, потому что злодей довольно прочный. Или найти миньона попрочней. И затем можно будет, наконец, пойти убивать героиню, да! Осталось придумать, как она выживет... или не выживет? В общем, можно писать!

Принято, спасибо.

Asteroid, что не так с загадочным человеком по имени "Варро"?

Матемаг
Это если её вдоль поджарить)) А если поперёк, что статистически гораздо более вероятно – просто несколько более серьёзные внутренние травмы. Другое дело, что из-за дырки в крупной артерии человек "вытечет" до утраты возможности оказания самопомощи секунд за сорок, безотносительно того, чем именно вы его дырявить планируете, гамма-лучом, пулей или кухонным ножом. А из-за резкого расширения испаряющейся крови края разрыва артерии точно не спекутся (там ещё и давление по меркам человека довольно большое), так что травма будет жизнеугрожающая даже без оторванных конечностей.

Так и человек немаленький))

Гамма-кванты – та ещё пакость. Никакое неволшебное зеркало от них не спасёт.

ReznoVV
А, понятно.

Ну да, прост с мертвеца натекает много больше, чем в фильмах обычно показывают, - я такое слышал. Сам не проверял:)

Тут главное - чтобы не задело мозг. У чувихи есть ну не регенерация, а скорее осознанная способность к самоисцелению и некоторая независимость от состояния тела (до "умерло тело - ничего страшного" ещё очень далеко, но уже некоторая защита от травм нервной системы, в т.ч. болевого шока). Проблема ещё и в том, что с злодей об этом осведомлён (как минимум примерно), а лазерный луч летит со скоростью света... Т.ч. даже если волшебное зеркало вдруг найдётся, его ещё надо скастовать. Ладно, даже не так - ещё надо успеть осознать, что в тебя стреляют, лол. Гамма-лазером можно и через стену стрельнуть ведь, если энергии импульса хватит, - по внешнему наведению...

Матемаг
Не обращай внимания.

Помнится, я встречал фантастические заклепки для лазерного оружия, где для основного луча в атмосфере всячески извращались и "прожигали" канал... Т. е. разной формы и длинны волны короткие импульсы, индивидуально обсчитанные для конкретной дальности до цели и параметров газа...

А ещё можно взять и открыть мааааленький портал в джет пульсара. С гаммой и ещё и релятивистской кашей из всякого разного.

Тут следует учесть ещё и рассеяние вторичного излучения в биологической ткани. Может и смертельную дозу радиации получить.