Тайны и мифы науки. В поисках истины - Городницкий Александр Моисеевич (книга читать онлайн бесплатно без регистрации TXT) 📗
Существует, однако, еще одна страшилка. Она состоит в том, что в коллайдере появляется странглет – сгусток так называемого странного вещества. Его столкновение с ядром обычного атома превращает его в странную материю. В результате во все стороны разлетаются новые капли этого вещества. Цепная реакция преобразования охватывает всю планету и убивает все живое. На самом деле странное вещество называют странным не потому, что оно необычное. Существует несколько частиц, из которых сделаны другие элементарные частицы. Это так называемые кварки. Человек состоит в основном из протонов и нейтронов. В их состав входит два самых легких кварка: up и down, верхний и нижний. Существуют и другие кварки.
Есть частицы, в состав которых входит странный кварк. Вещество, где есть такие странные кварки, можно назвать странным веществом. Возможно существование такого состояния материи, где кварки не заперты в частицах, а образуют некую единую систему. Это называют кварковым веществом. По мнению физиков, для устойчивости этому веществу требуется присутствие странных кварков. Это и есть странное вещество. Если взять кусочек и бросить его в нейтронную звезду, где плотность вещества очень большая, вся нейтронная звезда может превратиться в странную звезду. Разумеется, был придуман сценарий, по которому это же может произойти и с нашей планетой в результате всяких ускорительных экспериментов.
Все эти разговоры так надоели ученым, что выдающийся американский физик и теоретик Эдвард Виттен в одной из своих статей о странном веществе написал: «Как у нас в атмосфере есть много кислорода, но ничего не горит само по себе и не взрывается, точно так же безопасен и комочек странного вещества». Впрочем, мнение авторитетного специалиста не остановило творчество желтой прессы.
Тем не менее, страшилки, придуманные журналистами, не смогли остановить пуск Большого адронного коллайдера. Строят новые ускорители и у нас в России. В 2016 году в ОИЯИ в Дубне должен быть введен в эксплуатацию коллайдер для изучения кварк-глюонной плазмы, Периметр его кольца составляет 336 метров. Здесь до околосветовых скоростей будут разгоняться не протоны, как в Большом адронном коллайдере, а гораздо более тяжелые частицы – ионы золота. После разгона они попадут в ту часть коллайдера, которая еще только будет построена: два коллайдерных кольца радиусом 547 метров, в которых пучки ионов будут вращаться в противоположных направлениях, а потом сталкиваться в детекторе с огромной энергией.
Самая известная цель Большого адронного коллайдера – это бозон Хиггса. Еще в начале XX века ученые поняли, что атомы – неделимые частицы вещества, как считали еще древние греки, – тоже состоят из частиц. Первым из них открыли электрон, потом – протон и нейтрон, затем посыпались открытия других частиц.
Сейчас физики уже составили схему мироздания, все кирпичики которой известны и открыты. В теории есть место для еще одной элементарной частицы, которую открыли совсем недавно, 4 июля 2012 года, с помощью Большого адронного коллайдера. Именно она в современной физике отвечает за то, чтобы все остальные частицы, в конечном итоге и мы с вами, имели массу. Это и есть бозон Хиггса. Если бы его существование не подтвердилось, то всю теорию строения мира пришлось бы создавать заново.
Бозон Хиггса – не единственный объект исследования с помощью коллайдера. Мы знаем, что протоны и нейтроны – это сложные составные единицы, каждая из которых состоит из трех кварков. Вырвать каждый кварк из протона или из нейтрона очень трудно, потому что есть силы, точнее сказать, элементарные частицы более мелкого порядка, которые удерживают эти кварки в протонах или нейтронах. Они носят название «глюоны», что переводится примерно как «клей». Эти глюоны удерживают кварки, не дают возможности вырвать из протонов и из нейтронов.
Надо сказать, что в самые первые мгновения существования нашей Вселенной не было ни протонов, ни нейтронов. В первую миллионную долю секунды существования нашего мира он был настолько горяч, что кварки и глюоны были сами по себе. Такой горячий бульон называется кварк-глюонной плазмой. Оказывается, сейчас ученые могут повернуть время вспять. Строящийся в Дубне коллайдер NICA сможет получить вещество таким, каким оно было 14 миллиардов лет назад. И это еще далеко не все. Коллайдеры могут помочь не только тем, кто интересуется, как устроен атом или как возникла Вселенная. При их помощи можно решить несколько важных вопросов, которыми занимаются астрономы.
Все это великолепие космоса, которое можно наблюдать с помощью телескопа или изучать с помощью разного рода детекторов, все эти протоны, нейтроны, электроны – все это небольшая часть Вселенной. А что касается Вселенной, то примерно можно считать, что она одна пятая от общего объема вещества мироздания. Остальной же объем мироздания составляет так называемая темная материя. Почему она темная? Не потому что черная, а потому что дело темное. Она практически не изучена и не поддается изучению. Мы знаем только, что отдельные ее части не взаимодействуют с простым веществом, обычным и друг с другом. Ученые пытаются искать по-разному. Проводят подземные лабораторные эксперименты, чтобы увидеть взаимодействие частиц детектора. Ищут гамма-сигналы от аннигиляции этих частиц с помощью астрономических наблюдений. Ученые ожидают, что при некоторых экспериментах на Большом адронном коллайдере можно будет увидеть эти частицы. Способен помочь коллайдер и в исследовании тех объектов, которые мы можем увидеть. В последние годы он успешно применяется для очистки крови от антител, необходимой при ряде заболеваний.
Как видно, пользы от ускорителей очень много. Они могут перенести нас на 14 миллиардов лет назад, вылечить волчанку, помочь понять, почему у всего есть масса, как устроена нейтронная звезда. Но можно ли познавать Вселенную или лечить больных, рискуя при этом нашей планетой? Не ошибся ли германский конституционный суд?
Главное доказательство того, что все коллайдеры, существующие сегодня, как действующие, так и те, которые строятся, совершенно безопасны для нас с вами, содержится в самой природе. Мы все боимся, как бы чего не вышло из столкновений античастиц. Однако есть такой коллайдер, гораздо более мощный, чем тот, который работает в ЦЕРНЕ. И коллайдер этот – Вселенная. Мы уже давным-давно бомбардируемы элементарными частицами космических лучей, энергия которых почти в миллиард раз больше, чем могут создавать современные ускорители. На площадь, равную площади Москвы, частица с такой сверхвысокой энергией прилетает где-то раз в год. И это происходит все время, пока есть земля. Если бы во время прилета частицы с такой энергией, о которой физики на коллайдере даже мечтать не могут, происходило бы что-то плохое, то Земля бы давно исчезла. Но она все еще существует и бомбардируется этими частицами уже более 4 миллиардов лет.
Большой адронный коллайдер существует уже почти два года. Пока никаких реальных неприятностей он не принес, не считая того, что ломался неоднократно из-за элементарных человеческих ошибок. Правда, и черная дыра пока еще не получена.
И все же: чего ждать нашим потомкам? Самая главная катастрофа, которая уничтожит все живое на Земле, может произойти где-то через 500-600 миллионов лет, в будущем, когда все окислы железа окажутся поглощенными в ядро и начнется выделение кислорода в атмосферу. Очень быстро давление кислорода повысится до нескольких атмосфер, что вызовет сильнейший парниковый эффект. Катастрофа, о которой говорит Сорохтин, выглядит примерно так: вскипят океаны, и наша великолепная Земля превратится в планету, напоминающую сегодняшнюю Венеру, вторую планету от Солнца. На ней обнаружены горы, кратеры, камни. Поверхностные покровы Венеры близки по составу к земным осадочным породам, но жизни там нет. Зато есть очень высокие температуры, в атмосфере преобладает углекислый газ, у поверхности планеты температура достигает 750 градусов по Кельвину, а давление 100 атмосфер.
Мы должны радоваться, что живем на Земле, а не на Венере, и беречь свою планету, чтобы она смогла сберечь нас.
