Филип Плейт - Смерть с небес. Наука о конце света

Да и они все равно исчезнут.

Через 10 20лет после образования Вселенной галактики будут темными и в основном рассеются. Черные дыры, нейтронные звезды, белые карлики и коричневые карлики будут бродить по Вселенной (в той ее части, которую мы все еще сможем видеть из-за уменьшившегося космического горизонта), а освещенность упадет до крошечной толики той, что была когда-то.

Но даже это бесславие — еще не совсем конец.

Оказывается, материя, возможно, не вечна. Нам уже известно, что многие типы атомных ядер и субатомные частицы распадаются. Уран радиоактивен: со временем ядро урана самопроизвольно распадается на более легкие элементы (этот процесс называется делением атомного ядра ) и излучает чуточку энергии. Отдельно взятое ядро делится через случайные промежутки времени, но, если взять целую кучу ядер и регистрировать их распады, начинают проявляться статистические закономерности. Например, можно измерить время, за которое распадется половина взятого образца, и эта цифра будет относительно постоянной. В случае одной разновидности урана, для распада половины ядер с образованием свинца требуется 4,5 млрд лет. Эта продолжительность времени, соответственно, называется периодом полураспада урана. Если начать с килограмма урана, через 4,5 млрд лет у вас будет полкило урана и полкило свинца. Подождите еще 4,5 млрд лет, и половина оставшегося урана превратится в свинец (и у вас останется четверть килограмма урана). Еще через 4,5 млрд лет у вас будет 1/8 килограмма. И так далее. Со временем он весь превратится в свинец, но вам придется запастись терпением.

Отдельные частицы, такие как нейтроны, также распадаются, в этом случае с периодом полураспада, равным примерно 11 минутам, однако такое происходит, только если они в одиночестве скитаются в пространстве; в ядре нейтроны стабильны (видимо, они любят компанию). Но при распаде они создают ливень из малых частиц и энергии.

До недавнего времени считалось, что протоны будут стабильными вечно. Тем не менее во временных масштабах смерти Вселенной «вечно» принимает другое значение.

Теоретически считается, что протоны крайне редко распадаются на частицы меньшей массы, в среднем через 10 33–10 45лет (точное число неизвестно, поэтому для рассуждений возьмем средний период в 10 37лет). В настоящее время ни одного достоверного распада протона не наблюдалось [142] Нам не требуется ждать так долго, чтобы увидеть один распад: если мы соберем достаточно много, скажем 10 37 протонов, мы должны наблюдать один распад в год. Такие попытки предпринимались, ученые ждали, но протоны так и не распались. Если мы немного изменим время распада — скажем, это будет 10 38 , — тогда этот процесс становится сложнее регистрировать… но 10 38 лет — это все равно мало по сравнению с тем временем, о котором мы рассуждаем в этой главе. , но ученые вполне уверены, что это произойдет. Со временем.

Время — это все, что у нас есть. В отдельно взятом образце протонов — скажем, в белом карлике — половина протонов распадется через 10 37лет. Еще через 10 37лет распадется еще половина и так далее. Через несколько раз по 10 37лет, или около того, все они исчезнут.

Как и при любой другой реакции распада субатомных частиц, при распаде протона создаются частицы меньшего размера и энергия. К тому времени практически все протоны будут существовать в составе других объектов — белых карликов, коричневых карликов, нейтронных звезд. Конечный результат их распада — выделение энергии, немного нагревающей объект.

Спустя продолжительное время после того, как погас последний свет термоядерных реакций, после того, как все материальные объекты в космосе остыли практически до абсолютного нуля, мы обнаруживаем еще один источник энергии: нагрев, вызванный распадом протонов.

Конечно, он слабый. Очень, очень слабый: в отдельно взятом белом карлике энергия, выделяемая при распаде протонов, составляет всего около 400 Вт. Моей микроволновке нужно больше мощности! Более того, вся Галактика, даже если она будет заполнена такими объектами, обладающими энергией распада, будет светиться с мощностью меньшей, чем одна триллионная мощности, с которой Солнце светит сегодня. Хуже того, свет, который она излучает, будет невероятно низкоэнергетичным, глубоко в радиодиапазоне электромагнитного спектра.

Если бы нам пришлось совершить прыжок в неизвестность (и это не прыжок, это трансгалактический гиперпространственный скачок) и предположить, что в разгар Эпохи распада еще существует какая-то форма жизни, тогда им лучше было бы выяснить, как экономить энергию, потому что энергию им будет брать практически неоткуда. Они даже не смогут приготовить тарелку попкорна [143] Или какую там еду, не содержащую протонов, они будут поглощать во время просмотра фильмов. .