Нил Тайсон - На службе у войны - негласный союз астрофизики и армии

В 1920 году, вскоре после окончания чудовищной бойни Первой мировой войны, английский астрофизик сэр Артур Эддингтон на собрании Британской ассоциация содействия развитию наук изложил свои провидческие мысли об источнике звездной энергии:

Звезда пользуется неким гигантским резервуаром неизвестной нам энергии. Вряд ли эта энергия может быть чем-то иным, нежели субатомной энергией, которая, как известно, существует в изобилии в любой материи; и иногда мы мечтаем о том, что человек когда-нибудь научится освобождать ее и пользоваться ею в своих целях. Этот источник оказался бы практически неисчерпаем, если бы только можно было его нащупать. <���…>

Если и вправду субатомная энергия в звездах высвобождается, чтобы поддерживать в их недрах горение гигантских печей, мы, возможно, стали чуть ближе к осуществлению нашей мечты об управлении этой скрытой мощью для благосостояния человеческого рода – или для его самоубийства [539].

Главные прорывы в квантовой физике произошли в 1920-х и продолжались до 1932 года, когда британский физик Джеймс Чедвик открыл новую субатомную частицу: нейтрон. До этих пор все, что мы знали о строении звезд, свидетельствовало: несмотря на огромную температуру и давление в ядре звезды, элементы там образовываться не могут. Но это не помешало Эддингтону заметить в 1926 году в своей книге «Внутреннее строение звезд»: «Мы не будем спорить с критиком, который считает, что звезды недостаточно горячи для рождения элементов; просто предложим ему пойти и поискать местечко погорячее» [540]. Вы поняли, что он послал своих оппонентов к чертям?

Во всяком случае, квантовая физика 1930-х годов считала доказанным, что в недрах Солнца происходит превращение водорода в гелий и побочным продуктом этого процесса является энергия. Но происхождение всех более тяжелых элементов оставалось неясным. Ядерное оружие, разработанное в рамках Манхэттенского проекта, участником которого был и Чедвик, ответило на этот вопрос.

Единственный способ узнать, как легкие атомные ядра сливаются и образуют более тяжелые при высоких температуре и давлении – а именно такие условия и существуют в недрах звезд, – заключается в том, чтобы изучить все пути и условия, при которых ядро одного вида может врезаться в ядро другого вида. Эти так называемые поперечные сечения ядерных столкновений можно оценить теоретически, но в идеале их следует измерять непосредственно в лабораторных экспериментах.

Рассекреченные данные ядерной физики, полученные во время Второй мировой войны и в ходе многочисленных послевоенных испытаний ядерных бомб (подземных, наземных, в океане и в воздухе), и были именно такими экспериментальными данными. К середине 1950-х накопилось достаточно информации о том, что происходит с субатомными частицами и атомными ядрами при столкновениях. И на основании этой информации Маргарет и Джеффри Бербидж, Уильям Фаулер и Фред Хойл сумели понять, как и почему жизнь звезды и колоссальный взрыв, которым эта жизнь заканчивается, приводят к образованию тяжелых элементов.

В предисловии к их работе, опубликованной в начале 1957 года, Фаулер вспоминает, как много значило открытие доступа к рассекреченным данным:

Мы считаем, что калифорний-254 образуется при взрывах сверхновых и что очень высокая энергия, выделяющаяся при его распаде, в сочетании с удобным для наблюдений временем его жизни делает его присутствие столь заметным, но, вероятно, и другие тяжелые элементы образуются похожим образом. <���…> Этот совершенно несекретный результат был получен менее чем через четыре недели после публикации данных испытаний на атолле Бикини, остававшихся под грифом секретности на протяжении почти четырех лей.

Двадцать три ядерные бомбы были взорваны Соединенными Штатами на атолле Бикини в южной части Тихого океана между 1946 и 1958 годами. Эвакуированное население. Радиоактивное заражение местности. Испепеленная флора и фауна. Дорого достались эти данные.

Исследование группы Бербиджа было опубликовано в октябре 1957 года – в том же месяце, в котором Советский Союз запустил первый спутник, открыв космическую гонку. Хотя статья была названа нейтрально: «Синтез элементов в звездах» и выдержана во вполне объективном тоне, работу частично поддержала объединенная программа Научно-исследовательского управления ВМФ США и Комиссии по атомной энергии [541]. Как Фаулер писал ранее, на выводы, сделанные группой, сильно повлияло обнаружение калифорния-254 среди продуктов атомного взрыва на Бикини. И если бы, продравшись сквозь частокол формул, вы сумели прочесть последние страницы статьи группы Бербиджа, вы не смогли бы не почувствовать скрытой между строк надежды на то, что эксперименты, подобные взрыву на атолле Бикини, будут продолжаться – отчасти из-за огромной пользы, которую они приносят астрофизике: