Ирина Радунская - Безумные идеи
Если бы гипотеза подтвердилась, это значило бы, что и в нашей области вселенной число антинейтрино было когда-то так велико, что с лихвой компенсировало превосходство видимых нами частиц над античастицами. Тогда можно действительно предположить, что наш мир был когда-то симметричен. Он состоял приблизительно из равного количества вещества и антивещества. Только античастицы в основном были представлены в лице антинейтрино, а разновидность частиц была гораздо больше. Это и нейтрино и все ранее знакомые нам частицы – протоны, электроны, нейтроны и другие. В те времена нейтрино было так много, что все видимое вещество в звездах, планетах, метеорах, межзвездном водороде по сравнению с ними представляло собою ничтожную величину, с которой тогда можно было просто не считаться.
Задуманный эксперимент может удаться лишь в том случае, если количество нейтрино и антинейтрино в нашей части вселенной все же не слишком мало и если чувствительность приборов будет достаточно высока.
Если же нейтринной массы вокруг нас теперь слишком мало или опыт недостаточно остер, обнаружить невидимое вещество будет невозможно. И тогда мы еще долго будем жить, ничего не зная о роли нейтрино и антинейтрино в эволюции вселенной, а главное, не выяснив вопроса о ее симметрии в прошлом. Мы не узнаем, действительно ли материя и антиматерия в виде нейтрино и антинейтрино постоянно окружают нас или существуют где-то отдельные миры и антимиры, разделенные между собою миллионами километров мирового пространства.
Если нейтринная гипотеза Понтекорво и Смородинского подтвердится готовящимся экспериментом, ученым нет нужды выдумывать миры и антимиры, чтобы спасти в нашем воображении красивую идею о симметрии мира. Мы узнали бы, почему мир вокруг нас несимметричен, хотя раньше, на первом этапе его развития, вещество было уравновешено антивеществом.
Эксперимент еще не осуществлен, и эти предположения еще не подтверждены, но, как бы то ни было, нейтринная гипотеза эволюции вселенной – одна из самых красивых и безумных идей современной физики.
Впрочем, не всякая ли смелая идея кажется поначалу безумной? Когда впервые человек узнал, что Земля круглая, что она не центр мироздания, разве это не было воспринято как ересь?
Но в XX веке, когда наука уходит все дальше от привычных образов, от обыденных представлений, почти каждое новое открытие в микромире кажется парадоксальным.
И разве идея о том, что мы живем в мире, где преобладает невидимое вещество, не кажется действительно безумной?
Итак, «достаточно ли она безумна, чтобы быть правильной»?
Эхо в горах
В природе вокруг нас происходят тысячи событий – любопытных, странных, иногда понятных, часто необъяснимых. Почему они происходят, что их вызвало?
Над этим размышляют ученые и писатели, художники и скульпторы. Они пытаются выразить свои впечатления на красочном языке художественных образов, выразительном языке пластических форм, могучем языке математических формул.
Писателям и художникам об окружающем мире рассказывают только свет и звук. Ученые же овладели не только языком света, но научились понимать язык радиоволн и космических лучей. Это позволило им узнать о таких тайнах мироздания, о которых свет и не подозревает.
Но есть еще один язык, который может рассказать о мироздании самое сокровенное, то, что природа скрыла за семью печатями. Он может раскрыть людям загадку «белых карликов», таинственных, удивительных звезд, горсть вещества которых весит десяток тонн. Объяснить причину, вызывающие грандиозные космические катаклизмы – взрывы целых звездных миров. Поведать секрет термоядерных реакций, бушующих в недрах Солнца и иных светил. И наконец, может помочь осуществить одно из самых фантастических и дерзких намерений ученых – опознать антимиры.
Это язык нейтрино.
...Разгадку многих своих тайн природа прячет в самые недоступные тайники, в глубь атома, в сердце элементарных частиц.
Крошечные сгустки материи рождаются, живут и умирают, а события их жизни отзываются в большом мире как слабое эхо, усиленное в горах.
Кто же может рассказать об этих событиях, если не непосредственные их участники, элементарные частицы? Многие ученые занимаются изучением их языка, этому увлекательному делу посвящает свою жизнь Понтекорво.
– В природе, особенно в масштабах вселенной, – сказал как-то Бруно Максимович, – явления, кажущиеся в лабораторных условиях незначительными, часто имеют большое значение.
И действительно, незаметные, спрятанные глубоко в недрах материи события микромира имеют зачастую самые неожиданные, озадачивающие последствия в мире больших вещей.
В одной из своих статей Понтекорво рассказал о простом, но удивительном опыте.
Представьте себе круглую алюминиевую пластинку. На нее нанесен слой радиоактивного материала, испускающего электроны. Если этот бутерброд подвесить за нитку, прикрепленную к его центру, он начнет... вращаться.
Никаких видимых событий, могущих вывести пластинку из равновесия, не происходит. (Заметьте: видимых причин.) Однако она должна вертеться. И иначе не может быть.
Пластинку будут закручивать электроны, рождающиеся в радиоактивном слое. Все они в силу своей природы вращаются в одинаковом направлении по отношению к своему движению. Этим они напоминают обычный штопор. А так как электроны «испаряются» только вверх (при движении вниз они поглощаются в алюминии), то пластинка должна поворачиваться. Причем, если электроны вращаются по часовой стрелке, пластинка будет крутиться в противоположном направлении. Нечто подобное можно увидеть на фейерверках, наблюдая вращение «чертовых колес».
Было время, когда этот эффект показался бы безнадежно необъяснимым, зловещим, мистическим. Если бы о нем знали проповедники «божьего промысла» или «нечистой силы», они, несомненно, приобрели бы в этой игрушке серьезного помощника. Демонстрация ее, наверно, имела бы больший успех, чем «исцеление» хромых и слепых и прочие фокусы.
Изучив свойства электронов, научившись понимать их «язык», ученые смогли предсказать этот эффект. Такой опыт вряд ли кто из них ставил, ведь его результат теперь не вызывает ни малейшего сомнения.
И хоть это проявление свойств электронов сегодня никого не удивляет, кажется само собой разумеющимся, оно полно волнующего смысла. А вот другой пример.
Все вещи и предметы, окружающие нас, все небесные тела пронизаны невидимыми, полными тайны частицами поля тяжести – гравитонами. Их нельзя взвесить, подержать в руках. Ученые не научились еще понимать их природу. И однако, им послушны звездные миры! Планеты, звезды, галактики тяготеют друг к другу и движутся по законам, диктуемым непреклонными гравитонами.
Верны ли догадки?
И нейтрино с антинейтрино принадлежат к частицам, играющим в окружающем нас мире огромную, не до конца еще выявленную роль. Их недаром называют непойманными ворами энергии. Но если в одиночных реакциях микромира воры достаточно скромны, то в большом мире они не стесняются. Из уранового реактора мощностью в сотни тысяч киловатт они уносят в мировое пространство десятки тысяч киловатт! Из Солнца же и других звезд – несколько процентов излучаемой ими энергии, то есть гораздо больше, чем приходится на долю всей Земли.
Это ли не вполне ощутимое следствие событий микромира? Это ли не макроскопический эффект?
Чудовищная проникающая способность нейтрино и антинейтрино позволяет им вырваться из самых глубоких недр звезд, где они рождаются в бурных термоядерных реакциях, и без всяких затруднений отправиться путешествовать по вселенной. Они бороздят просторы космоса, как свет, как радиоволны, не уступая им в скорости. И так же как эти виды излучения, нейтринные потоки несут важную информацию, множество сведений о небесных телах – своих родителях. Они знают о них гораздо больше, чем свет.
чем радиоволны. Ведь свет излучается лишь поверхностью светил. Радиоволны выходят из более глубоких слоев. Нейтринные же потоки рождаются в самых недрах звезд. Они участвуют в процессах, происходящих в таинственных глубинах небесных тел. И не только участвуют, но зачастую играют здесь главенствующую роль.
Ученые предполагают, что в процессе эволюции звезды, по мере того как она раскаляется, нейтринные потоки, извергающиеся из ее недр, становятся все более интенсивными. Их «яркость» становится сравнимой с яркостью света звезды и даже превосходит ее!
Какая заманчивая перспектива открывается в изучении космоса! Нейтрино могли бы рассказать о загадочных процессах, происходящих в недрах «белых карликов» – звезд, раскаленных до чудовищных температур и сжатых невероятными давлениями. Нейтрино, наверно, помогли бы разобраться в динамике взрыва сверхновых звезд, поставщиков космических частиц.