В лаборатории космоса

3
101
views

Температуры в сотни миллионов градусов, скопле­ния вещества, в миллиарды миллиардов раз превосхо­дящие массу Солнца, невообразимые плотности, когда в ничтожном объеме помещаются миллиарды топи веще­ства, колоссальные, ни с чем не сравнимые энергии, ди­ковинные превращения вещества и излучения — все это мы можем встретить в бесконечных просторах Все­ленной.

Лаборатория — одно из самых распространенных по­нятий, связанных с научными исследованиями. Физиче­ские, химические, биологические лаборатории — святая святых пауки. Здесь ученые — исследователи — осуще­ствляют разнообразнейшие наблюдения, ставят хитро­умные эксперименты, раскрывают законы природы, про­никают в тайны мироздания. Но в последнее время на­ряду с этим научные исследования все чаще и чаще совершаются еще в одной лаборатории, лаборатории, созданной самой природой — лаборатории Вселенной.

Вселенная —— это совокупность бесконечно разнооб­разных процессов, состояний вещества, превращений ма­терии, источников энергии. В этой лаборатории чело­век получает возможность исследовать неизвестные яв­ления, изучать объекты, которые нельзя искусственным путем воспроизвести в земных условиях. И хотя про­никновение в лабораторию Вселенной, по существу, только начинается, космос уже принес пауке множество ценнейших сведений, которые значительно расширили наши представления о строении материи и, в частно­сти, о различных состояниях вещество,

Еще сравнительно недавно все наши представления о физических явлениях покоились на трех основных со­стояниях вещества: твердом, жидком и газообразном. Трудно было даже представить себе, что наряду с эти­ми «традиционными» состояниями возможно, какое-либо еще — неизвестное. Однако исследование космических явлений показало, что подобные состояния действитель­но существуют.

Первым было обнаружено четвертое состояние — плазма. Плазма — это газ, атомы которого потеряли часть своих электронов и превратились в заряженные атомы — ионы. Смесь ионов и электронов и есть плазма.

Как выяснилось, плазма — необычайно распростра­ненное в природе состояние. В состоянии плазмы нахо­дится вещество Солнца и звезд, верхних слоев земной атмосферы, радиационных поясов Земли и космических туманностей. Наконец, плазма заполняет межпланетное пространство.

Обнаружив плазму в просторах космоса, человек на­учился сам создавать подобное состояние и уже нашел ему немало практических применений. Можно упомя­нуть, например, о плазменных горелках, о плазменной сварке, о магнитогидродинамических генераторах элек­трического тока (МГД-генераторы). Наконец, плазма будет, видимо, играть главную роль в будущих термо­ядерных реакторах.

Пятое состояние вещества, нейтронное, было пред­сказано около тридцати лет назад известным советским физиком Л. Д. Ландау. На основе теоретических рас­четов Ландау пришел к выводу, что при очень больших давлениях, способных вдавить электроны внутрь прото­нов— ядер атомов водорода, может возникнуть еще одно сверхплотное, нейтронное, состояние вещества.

В одной из предыдущих глав мы уже говорили о том, что недавно благодаря успехам рентгеновской аст­рономии были обнаружены космические объекты (один из них расположен в созвездии Скорпиона), которые мно­гие астрономы склонны считать нейтронными звездами.

Еще одно чрезвычайно интересное состояние мате­рии — так называемое дозвездное или незвездное вещест­во, гипотеза о существовании которого была высказана В. А. Амбарцумяном, В отличие от плазмы, кото­рую удается получать в земных условиях, дозвездное вещество никто никогда непосредственно не наблюдал. Но теоретические соображения па этот счет основаны на вполне реальных фактах.

В 1945—1946 гг. академиком Лмбарцумяпом и его сотрудниками были открыты особые неустойчивые звезд­ные группы, названные звездными ассоциациями. На­блюдения показали, что звезды в ассоциациях как бы разбегаются во все стороны от некоторого общего цент­ра. Это наводило па мысль, что в прошлом вещество ассоциаций было сосредоточено в сравнительно неболь­шом объеме. Лмбарцумян высказал смелую мысль о том, что новые звезды рождаются 1! результате распада па части сверхплотного дозвездного тела—протозвезды. Это не простое механическое деление: дозвездное, или незвездное, вещество имеет особые свойства, которыми звезды не обладают. Так, например, отличительной особенностью звезд является непрерывное излучение боль­ших количеств энергии, а дозвездные тела хотя и «начи­нены» энергией, почему-то ее не излучают… Образно творя, незвездное вещество — это своеобразный аккуму­лятор, созданный природой. Обладая колоссальными за­пасами энергии, протозвезды способны длительное вре­мя пребывать в устойчивом состоянии.

В последние годы физики обнаружили существова­ние особых ядерных частиц — гиперонов, образующихся при таких взаимодействиях нейтронов с другими ядер­ными частицами, в результате которых они оказываются как бы впрессованными друг в друга. В обычных условиях гипероны неустойчивы — не успев появиться на свет, они почти сразу же распадаются. Вся их жизнь исчис­ляется триллионными долями секунды. Однако, как по­казали В. А. Амбарцумян и Г. С. Саакян, внутри звезд возможны такие состояния материн, при которых гпперонное вещество длительное время будет находиться в устойчивом состоянии. Плотность вещества гпперонных звезд в десятки миллионов раз выше, чем у нейтронных. Солнце, доведенное до такой степени уплотнения, превратилось бы в шарик меньше километра попереч­ником.

Согласно выводам Амбарцумяна и Саакяна гпнеронные звезды при определенных условиях могут распа­даться па отдельные «куски», которые превращаются затем в обычные звезды. В свете этих исследований пред­ставляется вполне вероятным, что дозвездная материя и есть не что иное, как гиперонное вещество.

Многочисленные наблюдения галактических скопле­нии показали, что и в мире галактик также существуют неустойчивые скопления, которые находятся в состоя­нии быстрого расширения и распада. Не значит ли это, что и галактики рождаются в результате «деления» ги­гантского сгустка дозвездной  материи?

Вели сопоставить эти выводы с полученными за по­следние годы данными о генерации новых космических тел из вещества галактических ядер, т. е. плотных об­разований, расположенных в центральной части неко­торых галактик, то создается впечатление, что в ядрах галактик должна содержаться дозвездная материя. По­добный вывод подтверждается и таким недавно обна­руженным фактом. С помощью радиоастрономических наблюдений было установлено, что из ядра пашей соб­ственной Галактики выбрасывается водород. Г.го еже­годное истечение составляет приблизительно одну мас­су Солнца. Это значит, что время существования Галактики из материи, исторгнутой ядром, могли обра­зоваться миллиарды звезд. Но если такое количество вещества помещалось в сравнительно небольшом ядре, то это значит, что оно должно было находиться там, а сверхплотном состоянии.

Можно ожидать, что со временем будут найдены эф­фективные способы исследования необычных физических процессов, происходящих в ядрах галактик и протозвездах. Это позволит изучить закономерности строения и поведения незвездной материи.

Представление еще об одном состоянии вещества возникло в связи с попыткой объяснить причины чудо­вищных космических катастроф — вспышек сверхновых звезд. Во время такой вспышки звезда раздувается,

прасывает слою газовую оболочку и в течение несколь н.ч суток выделяет столько же энергии, как несколько миллиардов  солнц.

Какие физические процессы способны приводить к иделспию столь грандиозных количеств энергии? Может быть, это хорошо знакомые нам термоядерные реакции, подобные тем, которые протекают в недрах Солнца? По нет, неопровержимые расчеты показывают, что количество энергии, выделяющееся при вспышках сверхновых, никакие термоядерные реакции не смогли бы •обеспечить».

В попытках создать стройную теорию загадочных срывов не было недостатка. Но увы, все они малоубсдительны. Не так давно появилась еще одна гипотеза. Ее выдвинул известный советский физик профессор «[. А. Франк-Камепецкнй. В основе этой гипотезы лежит представление о новом состоянии вещества —«эинплазме».

Что же такое «эгшплазма»? Это название было предложено ученым для смеси частиц и так называемых античастиц». Как известно, частицы и античастицы то «заклятые враги», которые неспособны мирно «ужи­ваться» друг с другом. Стоит только античастицам прийти в соприкосновение с обычными частицами, как про-1СХОДНТ так называемая аннигиляция — и те и другие сейчас же превращаются в электромагнитное излучение.

По может ли в таком случае существовать эпнилаз-1.1 —- устойчивая смесь частиц и античастиц? Как показывают расчеты Франк-Камепецкого, при определенных ’71’ОВИЯХ это возможно.

Подсчитано, что при аннигиляции частицы и античастицы выделяется огромное количество энергии. Но точно такое же количество необходимо затратить для IX образования. Энергия эта во много раз превосходит енергию термоядерных реакций. Поэтому если для поддержания в устойчивом состоянии обычной водородной плазмы достаточна температура порядка десятков и со­си миллионов градусов, то для образования и поддержания в устойчивом состоянии эпиплазмы необходима «онстнне чудовищная температура — в десятки миллиар­дов градусов.

Но где же в природе могут существовать подобные температуры? По мнению Фрапк-Каменецкого, они как раз и реализуются в недрах некоторых сверхновых звезд.

Теория эволюции звезд говорит о том, что звезда, теряя энергию на излучение, постепенно сжимается, и если первоначальная масса звезды достаточно велика, то подобное сжатие может привести к тому, что в цент­ральном ядре вещество окажется в состоянии весьма высокой плотности. Как показали вычисления, при этом в ядре могут возникать пары частиц и античастиц. В конце концов, вся энергия сжатия уходит па образо­вание эпиплазмы, которая накапливается в ядре в зна­чительном количестве. В таком состоянии эпиплазма может длительное время находиться в равновесии. Но все же тело, содержащее эпиплазму, не может быть до­статочно устойчивым. Оно напоминает собой бомбу за­медленного действия. Стоит в недрах звезды появиться хотя бы небольшому местному разрежению, как начи­нается аннигиляция. Возникает «роковой» импульс, ко­торый в конечном счете приводит к взрыву всей звезды. Освободившаяся при этом энергия переходит в энергию «жестких», т. е. весьма коротковолновых невидимых электромагнитных излучений и энергию разлета ве­щества.

Интересно отметить, что этот теоретический вывод профессора Франк-Камепецкого находит хорошее под­тверждение в астрономических наблюдениях. При вспышках сверхновых некоторых типов действительно отмечается весьма большая энергия разлета вещества и весьма незначительное испускание видимого света.

Расчеты показывают, что вещество, выброшенное в момент- вспышки сверхновой, должно содержать значи­тельное количество эпиплазмы. Известно, что после вспышки разлетевшаяся оболочка звезды быстро рас­ширяется. Видимо, этому расширению как раз и способ­ствует выброшенная в момент взрыва эпиплазма, в ко­торой продолжается процесс медленной аннигиляции с выделением энергии. Действительно, в последнее время в непосредственной близости от тех мест, где происхо­дили вспышки сверхновых, были обнаружены источники жесткого ультрафиолетового излучения.

Для более детальной проверки гипотезы Фрапк-Ка-менецкого потребуется разработать специальную мето­дику регистрации жестких электромагнитных излучений и с ее помощью выяснить наличие подобных излучений при вспышках сверхновых.

Имеет ли изучение новых физических состояний ве­щества во Вселенной какое-либо практическое зна­чение?

Имеет, и немаловажное. Дело не только в том, что оно вооружает нас новыми знаниями о строении мате­рии и космических процессах. Одной из самых важных задач, которая стоит перед человечеством, является овладение новыми источниками энергии. Ведь обычные энергетические ресурсы нашей планеты ограничены, а развитие общества и прогресс техники требуют все боль­ших энергетических затрат. И речь идет не только о том, чтобы шире использовать такие источники, как энергия ветра, Солнца, приливов и внутреннее тепло Земли, но и об изучении некоторых космических процессов, которые затем человек мог повторить в искусственных условиях и направить выделяющуюся энергию на полезные цели.

Вот с этой-то точки зрения и представляют огром­ный интерес новые состояния вещества. Ведь выделение энергии как раз и происходит в тех случаях, когда веще­ство переходит из одного состояния в другое или пре­вращается в другие формы материи.

Значит, новые состояния вещества — это новые ис­точники энергии.

3 КОММЕНТАРИИ

  1. К виликому сожелению,наука до такой степени запуталась во Вселенной,что звёзды скомпанованые из элементов Урана,представляются какими то сверх сдавленными объектами.
    На самом деле это не так.Кто будет сдавливать,если Звезда
    это заряд, а вокруг заряда магнитное поле.Вот и вся сила.
    Звёзда скомпанованы из элементов Урана и элементов веществ
    полученых от распада Урана.Вокруг звезды нарабатывается маг.
    поле,которое собирает вокруг Звезды энергетические орбиты.
    Вспомните физику.Лист бумаги.Через него пропущен проводник.
    На листе насыпаны опилки. Магнитное поле собрало опилки вокруг проводника в окружности.То же самое и со Звездой и
    вокруг неё.Какое тут может быть давление.

  2. При этом.Давление, покрайней мере в нашей Галактике, равномерно распределено по всему галактическому полю. Избыток,если такой появляется от распада элементов веществ,
    то этот избыток вбрасывается на планеты находящихся на биологических орбитах, в виде элементов водорода и кислорода.
    В атмосфере водород с кислородом соединяется в воду и сбасывается на поверхность планеты в виде дождя.Так регулируется давление в Галактиках.Повидимому так же и во Вселенной.ВО Вселенной нет надобности сжимать Звёзды до колосальных значений.Наоборот,Для распада нужна СВОБОДА,

  3. Теория эволюции Звёзд.Я об этом писал.Напомним для этой статьи.В центре Галактики (так называемея Чёрная Дыра) происходит слияние водородых масс в элементы самого высокого
    атомного веса до массы,когда одноимённые заряды набирают такую силу,что водородное давление пересиливается.Происходит
    выброс урановой массы на самую крайную орбиту, где начинается распад с образованием энергитических орбит.Орбиты
    компануются из элементов, начиная от Урана,самый последная энергитическая орбита, до самой первой от Звезды, водородной орбиты. Итак до полного распада. и опять повторение.При этом.Все тела во Вселенной имеют ОДНОИМЁННЫЕ ЗАРЯДЫ.ВСЯ ВСЕЛЕННАЯ ОДНОИМЁННО ЗАРЯЖЕНА,В том числк и планеты.

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here