БУМАЖНЫй НОМЕР
![]() |
01.08.2001
Галактион Андреев
Каждое
новое научное открытие или проверка выводов известных теорий обходится
человечеству все дороже. Особенно грандиозны затраты в «маргинальных» областях
науки - физике элементарных частиц и астрофизике, где масштабы изучаемых явлений
много меньше или много больше привычных. В начале июня успешно завершилась одна
из таких дорогостоящих программ по измерению возраста и скорости расширения
Вселенной, осуществленная с помощью орбитального телескопа Хаббла.
Большинство ученых считает, что наша Вселенная возникла в результате Большого взрыва. Его последствия ощущаются и сегодня: Вселенная продолжает расширяться, и галактики удаляются друг от друга, как мухи, сидящие на надуваемом воздушном шаре, - причем тем быстрее, чем дальше они друг от друга. Это впервые обнаружил в 1929 году астроном Эдвин Хаббл. Согласно закону, названному в его честь, скорость взаимного удаления галактик V пропорциональна расстоянию между ними R-V=HхR, а возраст Вселенной (приблизительно) - обратная величина постоянной Хаббла H.
Беда в том, что с Земли точно измерить постоянную Хаббла не удается. Скорость удаления галактики можно определить по так называемому красному смещению - сдвигу из-за эффекта Доплера узких линий в спектре излучения звезды. Но измерению сдвига для удаленных тусклых галактик мешает земная атмосфера.
Одиннадцать лет наблюдений с помощью орбитального телескопа показали, что постоянная Хаббла сегодня равна 72 км/с на мегапарсек (1 парсек равен 3,3 светового года, или 3х1016 м). Это значение хорошо согласуется с современными космологическими представлениями и подтверждает теорию Большого взрыва.
Другое подтверждение теории нашли американские астрофизики, обнаружившие «акустические» осцилляции плотности реликтового излучения (это равновесное излучение с температурой около трех градусов выше абсолютного нуля почти равномерно заполняет всю Вселенную).
Предполагается, что первый миллион лет после Большого взрыва вещество и излучение в нашей Вселенной было «cпутано» в плазму. Расширяясь, плазма постепенно остыла до четырех тысяч градусов. Затем энергии излучения перестало хватать для ионизации вещества, и оно отделилось, продолжая расширяться и остывать. Звуковые волны, распространявшиеся в плазме, послужили причиной первоначальных неравномерностей плотности вещества и излучения.
Затем под действием сил гравитации вещество стало перераспределяться,
образовав галактики и их скопления. Но неравномерность не подверженного
гравитации излучения осталась в своем
первоначальном
виде, сохранив для нас некий фотоснимок юной Вселенной. Эта картина была
предсказана теоретиками лет десять назад, но только теперь подтверждена
наблюдениями.
Еще один грандиозный международный проект построения дейтериевого нейтринного телескопа в трехстах километрах к северу от Торонто (Канада) дал первые важные результаты, похоже, разрешив загадку солнечных нейтрино.
Нейтрино не обладают зарядом, и пока неясно, есть ли у них масса покоя. Известно только, что если она и есть, то очень мала - в сто тысяч раз меньше, чем у электрона. Любое вещество для этих частиц почти прозрачно. Известно три типа нейтрино: электронное, мюонное и тау-лептонное. Более тридцати лет астрофизики не могли понять, почему нейтринные телескопы регистрируют лишь около трети из тех нейтрино, которые должны излучаться солнцем. Либо не верны теории ядерных реакций, протекающих на нашем светиле, либо что-то не в порядке с этой самой загадочной из элементарных частиц.
Канадский нейтринный телескоп строился восемь лет (начиная с 1990 года) в выработанной никелевой шахте. На глубине двух километров под поверхностью земли находится его сердцевина - 12-метровый пластиковый шар с тысячей тонн тяжелой воды (D2O). Вокруг этой ловушки для нейтрино располагается 17-метровая сфера, на которой закреплены десять тысяч фотоумножителей.
Как оказалось, деньги на столь грандиозную конструкцию были потрачены не зря. Сопоставив полученные данные с результатами наблюдений других нейтринных телескопов, исследователи пришли к сенсационным выводам. Излучаемый солнцем поток нейтрино согласуется с расчетным, но более 60 процентов электронных нейтрино (которые хорошо улавливаются приборами) меняют свой «аромат», превращаясь по дороге к Земле в нейтрино двух других типов (а их телескопы фиксируют хуже).
Эти выводы, конечно, будут еще не раз проверяться, но если подтвердятся, станут сильным аргументом в пользу наличия у нейтрино массы покоя. Из нескольких современных теорий только модель с массивным нейтрино допускает взаимные превращения частиц.