Глеб Анфилов - Искусственное Солнце

Минует еще огромный промежуток времени — в среднем 32 миллиона лет. Лишь на его протяжении ядро азо та-14 оказывается способным захватить новый (третий по счету) свободный протон и превратиться, испустив опять гамма-фотон, в неустойчивое ядро кислорода-15

Ядро кислорода-15 живет совсем недолго — в среднем всего 3 минуты. Распадаясь, оно переделывает один из своих протонов в нейтрон. При этом испускаются позитрон и нейтрино. Так кислородное ядро преобразуется

Наконец, в среднем еще спустя 110 тысяч лет, ядро азота-15 поглощает последний — четвертый протон, тут же выбрасывает из себя альфа-частицу, гамма-квант и преобразуется в ядро углерода-12, с которого, как вы помните, и начинался цикл:

Как видите, углеродные ядра, вбирая в себя протоны и в связи с этим переделываясь в ядра азота и кислорода, соединяют четыре протона в альфа-частицу. Существенно, что сам углерод при этом не расходуется. Он служит именно «поваром» — возбудителем цепочки реакций, с той, правда, разницей, что обычный повар работает руками, а ядра углерода — всем своим существом. Поэтому их и уместнее сравнить с молочнокислыми бактериями, которые приготавливают простоквашу из молока, На языке науки это означает, что ядра углерода являются катализатором процесса.

Нам остается еще оценить скорость освобождения энергии в углеродном цикле. Она определяется, как и в протонно-протонном, длительностью самой медленной операции «конвейера», то есть третьей реакцией, и, стало быть, составляет в среднем 32 миллиона лет на каждый цикл. Это гораздо быстрее протонно-протонного синтеза.

ТЕОРИЯ И ОПЫТ

Мы осыпали читателя градом ничтожных вероятностей и невообразимо огромных промежутков времени: 100 тысяч лет, 32 миллиона лет, 14 миллиардов лет! Вы вправе спросить: а откуда, собственно говоря, такая уверенность? Ведь никакой бессмертный Агасфер не сидел в глубинах Солнца с часами и календарем!

Уверенность даруется прежде всего той же тысячи раз проверенной квантовой механикой. Именно она открыла возможность построить строгую не только качественную, но и количественную гипотезу о солнечных ядерных процессах.

Однако, чтобы любая гипотеза стала всесторонне обоснованной теорией, нужно найти ей подтверждение в наблюдениях и опытах.

С наблюдениями дело обстоит неплохо.

Скорости реакций в условиях солнечных недр вычислить просто. Из этих данных нетрудно подсчитать мощность солнечного лучистого потока. С другой стороны, мощность Солнца измерена давно и вполне надежно из результатов наблюдений светила. Подсчеты показывают, что потребности Солнца в энергии вполне удовлетворяются протонно-протонным циклом. Углеродный «конвейер», очевидно, играет небольшую роль.

Но, кроме наблюдений, физикам доступны и прямые опыты, пригодные для проверки теоретических выводов о скоростях солнечных ядерных реакций.

Подобные эксперименты ставятся при помощи ядерных «артиллерийских орудий» — ускорителей. В них заряженные микрочастицы разгоняются электрическими и магнитными полями и направляются на особые мишени. В результате ядерные «снаряды» и атомные ядра мишени взаимодействуют, излучают гамма-фотоны, вновь рожденные частицы и т. д. Все это регистрируется специальными счетчиками, индикаторами, и по полученным сведениям физики могут судить о вероятности тех или иных реакций, об их продуктах, о тончайших .нюансах их хода.

Вот что любопытно: в лаборатории воссоздаются ядерные реакции при гораздо более высоких энергиях движения частиц, чем это бывает на Солнце. Воспроизвести же реакции на обычных для светила энергиях не удается — они слишком малы и потому «загрязнены» внешними влияниями. К тому же вероятности многих солнечных процессов настолько ничтожны, что ждать их реализации в ускорителях пришлось бы тысячи и миллионы лет.

Вот почему экспериментаторы предпочитают всесторонне изучить ускоренные процессы, а потом, на основе полученных сведений и данных теории, высказывать суждения об их замедленном осуществлении в естественных условиях солнечных недр. Таким методом получены доказательства того, что все солнечные реакции разрешены и при соответствующих условиях происходят с полной неизбежностью.