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
.
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»
. 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
. 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:
Идентификация калифорния-254 в продуктах атомных испытаний на Бикини, а затем в сверхновой, вспыхнувшей в галактике 1C 4182, позволила впервые увидеть ключ к образованию элементов в ходе r-процесса. Окажется ли это предположение верным, будет зависеть от дальнейших работ как по установлению периода полураспада калифорния-254, так и по изучению кривых блеска сверхновых.
___________________
Ни один проект, каким бы захватывающим он ни казался, не может вечно держаться на энтузиазме. Рано или поздно возникает вопрос о деньгах. Космические зонды, космический телескоп, новейшее исследовательское оборудование – все это стоит недешево. И все же ясно, что цена мировых астрофизических исследований на много порядков меньше мировых расходов на нужды войны
– еще одной сферы международного сотрудничества, наряду с Олимпийскими играми и футбольным чемпионатом мира. Даже когда в мире не бушует война, мы все равно тратим на подготовку к ней триллионы.
Сегодня стоимость финансирования мировой астрофизики составляет менее 3 миллиардов долларов в год
, а глобальные военные расходы приближаются к 1,7 триллиона долларов. При мировом значении ВНП на 2016 год почти в 76 триллионов долларов это составляет 0,004 % для астрофизики и 2,2 % для военных расходов
. Выходит, что на деньги, расходуемые на военные нужды за год, все астрофизики мира могли бы заниматься своими исследованиями полтысячелетия.
Посмотрим теперь на Америку. Возьмем ее вклад во Вторую мировую войну. Всего за один 1943 год военные расходы США съели 42 % национального дохода страны
. Прямые расходы на американские военные операции составляли 75 миллиардов долларов в год. Если бы Соединенные Штаты в наши дни тратили на войну ту же долю ВНП, что и тогда, то 75 миллиардов долларов превратились бы почти в 7 триллионов долларов в год, или 19 миллиардов долларов в день
. Два часа таких расходов могли бы окупить профессиональные траты американских астрофизиков за весь год.
Слышали журналистский девиз «ищи, кому это выгодно»? Распределение расходов всегда совпадает с распределением приоритетов – по определению. Много десятилетий назад la dictadura fascista, фашистский диктатор Бенито Муссолини, говоря об итальянской экономике, заявил, что «государство будет поддерживать только ее секторы, относящиеся к обороне, средствам существования и безопасности родины». Что ж, американская экономика продвигается именно в таком направлении. С подобным в свое время пытался бороться генерал и президент Дуайт Эйзенхауэр, и это сомнительный путь к безопасности. В 2015 году правительство США выделило 600 миллиардов долларов – 54 % необязательных расходов – на военные нужды, против 30 миллиардов, или 3 %, на нужды науки и техники. В 2016 году доля Соединенных Штатов в глобальных военных расходах еще увеличилась: 611 миллиардов долларов из общемировых 1,7 триллиона. Это оказалось больше, чем сумма расходов следующих за США в порядке убывания восьми стран: Китая, России, Саудовской Аравии, Индии, Франции, Великобритании, Японии и Германии
.
