Глеб Анфилов - Искусственное Солнце

Каковы они?

Гуляет где-то под сверкающим солнечным покровом «обритый наголо», лишенный электрона атом водорода — протон. Сталкивается со встречными частичками, схватывает, чтобы тут же потерять, такой же, как он, вольный электрон, убегает прочь от своих быстрых собратьев, отогнанный их электрическим полем; бывает, и сам разгоняется до бешеной скорости несколькими случайными ударами. Нескончаемо долго длится эта суетливая бродяжническая жизнь. Проходят столетия, тысячелетия, миллионы лет, а протон все так же носится в жарких глубинах светила.

Лишь чрезвычайно редко приходится ему, быстро разогнавшись, встретить столь же быстрый другой протон.

Глядишь, частички пересиливают отталкивание и оказываются совсем рядышком. Теперь события разворачиваются молниеносно. Стремясь слиться воедино, частицы трепещут, бестолково ищут «лазейку» друг к другу. Но поиски слишком коротки и потому на этот раз тщетны. Электрическое поле неумолимо разбрасывает протоны.

Снова они бесцельно гуляют по солнечным недрам. Снова кончаются неудачами сильные столкновения. Опять проходят миллионы лет. Наконец, при каком-то одном из редчайших соударений протон благодаря счастливой случайности вовремя находит лазейку к встретившемуся на пути собрату. Обе частички проскальзывают через потенциальный барьер, попадают в сферу действия ядерных сил и стремительно несутся во взаимные объятия.

Однако и теперь им не наверняка суждено остаться вместе. Возникшее образование — дипротон — нестойко и быстро распадается на те же два протона. Правда, стремясь к устойчивости, оно может тут же преобразовать один из своих протонов в нейтрон, превратившись, таким образом, в стойкое ядро тяжелого водорода —-знакомый нам дейтон. Но этот процесс — тоже вероятностный. На две случайности он накладывает третью, еще менее вероятную, чем первые две. И если она все-таки реализуется сразу же, то свершается первая реакция так называемого протонно-протонного цикла. Из двух протонов образуется дейтон, причем преобразование одного из протонов в нейтрон сопровождается испусканием положительного электрона — позитрона и неощутимо ничтожной нейтральной частички — нейтрино. Вот символическая запись этой реакции:

В форме движения частиц — продуктов реакции. Кроме того, позитрон, встретившись с любым электроном, как бы взрывается, и обе частицы, как говорят, «аннигилируют», то есть их вещество целиком превращается в свет [7] Почему это происходит, вы узнаете ниже, в последней глазе этой книги. . Любопытно, что нейтрино, уносящие двадцатую долю всей энергии Солнца, остаются совершенно незаметными. Они пронизывают Космос, ничем не выдавая своего присутствия, не тормозясь даже в огромных толщах вещества.

Итак, первая написанная нами солнечная реакция совершается с каждым отдельно взятым протоном неимоверно редко. Теория указывает, что в условиях солнечных недр средний промежуток времени, при котором она наступает, составляет примерно 14 миллиардов лет! Это, подчеркиваем, средний промежуток времени. Протон может воссоединиться и в первую секунду и через 100 миллиардов лет. Все зависит от стечения обстоятельств. Опять лотерея! Но ведь недра Солнца — это неисчислимые полчища протонов. Поэтому то там, то здесь свершается редчайшая «трехэтажная» случайность.

С неизбежностью, присущей случаю, первый этап синтеза становится действительностью. И во всем Солнце в каждое мгновение происходит огромное количество таких реакций.

Когда на фабрике пущен конвейер, инженеры стремятся заставить его двигаться побыстрее. Это желание понятно: скорее идет конвейер — больше продукции сходит с него за час, за смену, за сутки.

А чем определяется скорость конвейера?

Самой длительной, трудоемкой из неразделимых операций. Пусть, например, на конвейере по производству обуви дольше всего прибить к ботинку подошву. На каждую такую операцию уходит минута. Значит, ботинки сходят с конвейера не чаще, чем через минуту.

Соединение пары протонов -— самая длительная из солнечных ядерных реакций. Поэтому именно она определяет скорость выделения Солнцем энергии.

Последующие реакции совершаются гораздо быстрее.

Образовавшийся дейтон в среднем всего через каких-нибудь 6 секунд встречается с еще одним вольным протоном и соединяется с ним. В результате образуется ядро легкого гелия, состоящее из двух протонов и одного нейтрона, а энергия выделяется в виде весьма энергичной порции невидимого света — гамма-фотона. Символическая запись этой реакции такова: