Антисвіт: зовсім поруч

В кінці XVIII століття багато передових вчених, сміливих, волелюбних письменників та антиклерикальних філософів з обуренням відкидали ідею про «падаючі з неба» камені. Їх міркування було переконливим і дуже логічним: якщо з неба падають камені, то, очевидно, існує небесна твердь, по якій, згідно з твердженням теологів, ходять ангели. Згодом з’ясувалося, що хоча небесної тверді немає, метеорити все ж існують.

Зате тепер будь-який старшокласник впевнено відрапортує: небесні камені — це осколки комет, а може бути, і планет та інших небесних тіл. Вони носяться в космосі, а якщо потрапляють у поле тяжіння Землі, то врізаються з величезною швидкістю в атмосферу. Тут вони розігріваються, як йдуть на посадку, космічні кораблі, починають світитися і здебільшого цілком згоряють. Метеорити, що загорілися — метеори – називають поетично падаючими зірками.

Як бачимо, в метеоритах немає нічого загадкового і дивного. Блиснула в небі падаюча зірка – випарувався, згорів ще один осколок комети. Тільки-то і всього. Але академік Б. П. Константинов разом з рядом інших вчених припускають, що тут може відбуватися і більш складне явище. Не виключено, що якась частина метеоритів складається з антиречовини і що яскравий слід, який ми бачимо в небі, залишений не розпеченою від тертя об атмосферу крупинкою звичайної речовини, а мініатюрною фізичною катастрофою: повною анігіляцією антиречовини при зіткненні з речовиною атмосфери, перетворенням всіх складових її частинок. Антипротони, антинейтрони, антиелектрони разом з такою ж кількістю протонів, нейтронів і електронів перетворюються на випромінювання.

Правда, на перший погляд, ніщо в поведінці метеоритів не видає їх антиречовинної природи, ніщо не змушує бачити в них вісників антисвітів. Метеорні спалахи довго були поза підозрами. Але жодна наукова гіпотеза не виникає за примхою вченого: взяв і придумав. І якщо ніщо в поведінці метеоритів не видає їх антиречовинної природи, то повинна бути якась інша причина, що змусила вчених підозрювати в настільки буденному і звичному явищі щось вражаюче і, як думають деякі фізики, навіть неймовірне: постійні, що тривають з дня на день вже мільярди років, зустрічі Землі з представниками антисвітів.

Підстави для того, щоб допустити таку можливість, були, але пов’язані вони, ці підстави, не з самими метеоритами, а з кометами, що породжують їх.

Як незаконна комета…

Жвавий школяр, можливо, продовжить свої коментарі роз’ясненням, що в кометах, що породжують потоки метеоритів, теж немає нічого таємничого. Однак астрономи будуть обережніше: вони з побоюванням ставляться до «незаконних комет в колі розчислених світил».

Незважаючи на величезні успіхи астрономії, до сих пір не вдалося створити теорії комет, що задовільно пояснює спостережувані явища.

Яскравість «Великої вересневої» комети 1882 року при її максимальному наближенні до Сонця в 60 разів перевищила яскравість Місяця. Комета буквально на очах «розгоралася», а потім її ядро розділилося на кілька частин. Утворені уламки ядра стали рухатися по новим орбітах, і ні опором сонячної атмосфери, ні дією приливних сил Сонця не можна було пояснити характер руху осколків.

Настільки ж дивовижна історія комети, поміченої 6 листопада 1892 року. За короткий час яскравість і діаметр її ядра зросли в сотні разів. Потім ядро комети розпалося, і осколки помчали по нових орбітах. Одночасно в просторі були викинуті концентричні хмари речовини.

Таких дивних, як би вибухаючих при наближенні до Сонця комет відомо досить багато. Один час робилися спроби пояснити все, що відбувається з ними не вибухом, а зіткненням комети з досить великим метеоритом. Але дивних комет багато, великих же метеоритів в навколосонячному просторі мало. Можливість космічного зіткнення не виключена, але вона малоймовірна. Польоти космічних кораблів довели, що ймовірність зіткнень комет з великими метеоритами не просто мала, а нікчемна. У той же час ніхто не міг досить ясно уявити собі характер самозривних при наближенні до Сонця бомб, захованих в ядрах комет.

Не краще йде справа і з питанням про те, звідки беруться комети. Прихильники теорії зародження комет всередині сонячної системи діляться на два табори: одні вважають можливим, що комети утворилися внаслідок викидів при виверженнях вулканів на великих планетах сонячної системи. Астрономи з іншого табору бачать в кометах залишки гіпотетичної планети, що існувала між Марсом і Юпітером. Однак і те й інше — гіпотези, що пояснюють далеко не всі відомі факти. Є підстави вважати, наприклад, що комети порівняно молоді, життя їх недовговічне. А розпад планети міг статися тільки мільярди років тому. Досить ймовірно, що ці дивовижні небесні тіла, або, принаймні, частина з них, захоплюються сонячною системою ззовні. Але космос сповнений таємниць.

Що робити, якщо частина захоплених комет складається з антиречовини? Тоді вони повинні при наближенні до Сонця, де щільність звичайної речовини стає більше, «світити», тоді анігіляція кометної речовини може призвести до вибуху комети, тоді утворені під час вибуху осколки ядра почнуть свою космічну подорож за новими орбітами, тоді виниклі при руйнуванні антиречовинної комети антиметеорити повинні будуть при попаданні в атмосферу Землі анігілювати.

Але наскільки ймовірне захоплення Сонячною системою антиречовини з космічного простору?

Таємничий сепаратор

Антисвіти вигадав Дірак. Про вчених не прийнято говорити «вигадав». Тому необхідно відразу пояснити, чому тут вживаний такий термін.

Відомий англійський фізик Поль Дірак передбачив в 1930 році існування антиелектрона, елементарної частинки, що має таку ж масу, як і електрон, але несе не негативний, а позитивний заряд, теж рівний заряду електрона. Передбачена була ця античастинка, експериментально виявлена у 1932 році С. Андерсоном і отримала назву позитрон, на підставі висновків з теорії, яка прагнула об’єднати дві найбільші ідеї ХХ століття: квантову механіку і теорію відносності. Це було видатним науковим подвигом. Щоб здійснювати наукові подвиги, необхідно глибоко розуміти теорію, вміти робити з вже відомих наукових узагальнень далекосяжні висновки, володіти не тільки сильною науковою фантазією, але і неабиякою сміливістю думки.

Інша справа припущення про існування антизірок, яке теж зробив Дірак. Схематична картина світу, що складається з скупчень звичайної речовини і антиречовини, витікала з уявлень Дірака про їх рівноправність. Якщо існують античастинки, то можуть існувати і антиатоми. З антиатомів можна побудувати антимолекули. З античастинок і антимолекул можуть складатися планети, Зірки і галактики, абсолютно подібні нашим звичайним. Ось, власне, і все, що спочатку вкладалося в уявлення про антисвіти.

Але ідея про їх існування виявилася досить плідною. Розроблено кілька гіпотез походження елементарних частинок. Об’єднаємо їх всі такою грубою моделлю: нехай в гігантському млині перемелюється якась первісна речовина (бути може, кварки, а бути може, і звичайна речовина в надщільному стані). Нехай з цього млина сиплються елементарні частинки. Виникнення частинок і античастинок — події рівноймовірні. Теорія і практика, фізичні експерименти і спостереження за народженням елементарних частинок у космічних променях підтверджують виникнення частинок і античастинок парами. Значить, наш уявний млин повинен був виробляти суміш речовини і антиречовини, долю якої неважко передбачити: анігіляція, знищення частинок і античастинок, перетворення всього сущого в гігантський спалах випромінювань.

Але цього не сталося! Щось забезпечило або перевищення числа частинок над античастинками, або поділ частинок і античастинок більш ретельний і надійний, ніж сортування насіння мурахами, що виручили бідного Івана-царевича за наказом Василини Прекрасної. Але що могло «розвести» частинки і античастинки у Всесвіті? На це питання наука поки відповісти не може. Любителів поспішних рішень світових загадок попереджаємо, що розділовою силою, світовим сепаратором, не могли бути ні гравітаційні поля, бо маси і частинок і античастинок однаково взаємодіють з тяжінням, ні електромагнітні поля, тому що і ті й інші можуть бути і негативні і нейтральні.

Природа космічного сепаратора нам не відома. Але так чи інакше, якщо він спрацював, то в світі повинні були б існувати розділені величезними просторами зірки і антизірки, зближення яких загрожувало б надгігантськими спалахами в космосі. Але одна справа зближення зірок, інша – обмін їх систем невеликими порціями речовини. Вторгнення в сонячну систему антикомет, наприклад, не загрожує катастрофою для Сонця і його планет, попадання в земну атмосферу досить дрібних антиметеоритів абсолютно нешкідливо для нашої планети. Однак комета, що складається з антиречовини і захоплена Сонцем, приречена на загибель, а у антиметеорита немає ніяких шансів досягти поверхні Землі.

Сліди з загибелі

Як тільки стало відомо про пророкування Діраком існування позитронів, було розраховано, що термін життя цих античастинок біля поверхні Землі не перевищує мільйонної частки секунди: за цей час кожен позитрон повинен зіткнутися з яким-небудь електроном, після чого обидві частинки анігілюють.

Антиметеорит вагою в стомільйонну частку грама може вже прожити у верхніх шарах земної атмосфери набагато довше, поодинокі зіткнення з атомами кисню, азоту та інших газів приведуть, правда, до його часткового перетворення на випромінювання, але все ж він зуміє проникнути до висоти в 100-80 кілометрів і лише тут, у порівняно щільних шарах атмосфери, відбудеться його майже миттєва загибель — яскравий спалах.

Антикомети «живуть» тисячі, можливо, сотні тисяч років. Але і їм немає спасіння: зустрічі антикомет зі звичайними мікрометеоритами, міжпланетним газом і з частинками, що випускаються в простір Сонцем, неминучі, а кожна така зустріч призводить до анігіляції частки антикометної речовини.

Вихід енергії при анігіляції речовини визначається за формулою Ейнштейна: Е = mc².

Якщо анігілює всього один кілограм антиречовини, то за цією формулою виділяється стільки ж енергії, скільки при згорянні приблизно трьох мільйонів тонн кам’яного вугілля.

Якщо б нам була відома маса метеорита, що влетів в атмосферу, то, знаючи кількість енергії, що виділяється на грам речовини (в результаті тертя і горіння) і на грам антиречовини (в результаті анігіляції), ми могли б по світловому ефекту визначити, з чим ми маємо справу: з метеоритом або антиметеоритом. На жаль, виміряти масу спалахнулого метеорита майже неможливо. Доводиться, навпаки, по світловому ефекту, з часу горіння падаючої зірки, по довжині і ширині її сліду в атмосфері оцінювати розмір і масу небесних прибульців, але всі ці ефекти може викликати і великий метеорит і крихітний антиметеорит. Щоб визначити природу метеоритів, необхідні додаткові дані про результати анігіляції частинок: потрібно знати, чи не виникає при цьому яких-небудь особливих випромінювань, що відрізняються від видимих і невидимих променів, що супроводжують спалахи звичайної речовини. Фізика надала в розпорядження експериментаторів необхідні відомості.

Виявляється, при анігіляції антиметеоритів повинні виникати потоки гамма-променів і нейтронів. І тут вже вчених очікувала особлива вдача: гамма-промені і нейтрони здатні досить далеко проникати крізь товсті шари атмосфери. Їх необов’язково вловлювати саме неподалік від спалахнулого метеорита – уявляєте, наскільки складним було б завдання поєднання приладу, що вловлює випромінювання, і самого метеорита, що влітає з космічною швидкістю в атмосферу! Але гамма-випромінювання метеоритів (антиметеоритів!) і нейтрони утворені при анігіляції частинок можна зловити приладами на відстані десятків кілометрів від місця загибелі антиметеорита, на висоті всього в 13-18 кілометрів над Землею, куди не так вже складно винести необхідну апаратуру.

Так народилася схема досліду: детектори гамма квантів і нейтронів піднімаються на висоту 13-18 кілометрів і з їх допомогою, перш за все, вимірюється фон космічного випромінювання за відсутності метеорів. Потім вимірювання повторюються в той момент, коли метеор спалахує над приладом (час і місце спалаху метеора реєструється радіолокатором). Результати вимірювань порівнюються, і якщо виявляється, що деякі спалахи метеорів супроводжуються посиленням гамма-випромінювань і нейтронних потоків, то можна вважати завдання «діагностики» антиречовини вирішеним.

Протягом трьох з половиною років групою Б. П. Константинова було проведено близько сотні таких спостережень. Вдалося зареєструвати понад 2000 спалахів метеоритів над детекторами. Детектори гамма-променів і детектори нейтронів згідно зареєстрували посилення інтенсивності «своїх» випромінювань в моменти деяких спалахів. Ймовірність таких посилень в результаті помилок в роботі приладів або випадкових коливань інтенсивності фону дуже мала — не більше однієї мільйонної. Таким чином, можна вважати, що перші досліди підтвердили гіпотезу Б. П. Константинова про існування метеоритів з антиречовини. Але це означає, що антиречовинна природа і ряду комет, а з цього, в свою чергу, випливає висновок про те, що антиречовина широко поширена в природі, що анти зірки – реальність, що симетрія світу – його склад з рівної кількості речовини і антиречовини – також стає більш реальною.

Однак сам вчений підкреслює, що точність проведених експериментів недостатня для того, щоб зробити остаточні висновки. Цікава обставина: прилади, детектори гранично точні — вони вловлюють «надлишок» в один гамма-квант, реєструють навіть один «зайвий» нейтрон. При кожному спалаху передбачуваного антиметеорита як раз і вловлюється в середньому детекторами один зайвий квант гамма-випромінювання і зайвий нейтрон. Це доводить високу якість приладів, але Б. П. Константинов волів би більш грубі вимірювання значно більш потужним потокам надлишкових випромінювань.

Чекають нові досліди. Можливо, доведеться підняти прилади на значно більшу величину, наблизити їх до місця спалахів, щоб вловлювати не поодинокі кванти і нейтрони, а цілі потоки цих слідів загибелі антиметеоритів. На постановку таких дослідів підуть ще роки, і нам треба набратися терпіння.

Радіоактивні плями Місяця

Йдеться про ретельне вивчення радіоактивності порід, що утворюють поверхню природного супутника нашої планети.

Слід очікувати, що у Місяця є деякий рівномірний фон радіоактивності. Вказівки на слабку радіоактивність Місяця були отримані, зокрема, приладами, встановленими на борту автоматичної станції «Місяць-9».

У рівномірного, фонового радіовипромінювання Місяця є два ймовірні джерела: радіоактивність елементів з періодами напіврозпаду близько мільярдів років, що входять до складу гірських порід (короткоіснуючі радіоактивні елементи не збереглися до наших днів), і вторинна, «наведена» радіоактивність нестійких ізотопів, що виникли в результаті впливу на гірські породи космічних променів. Оскільки космічні промені досягають місячної поверхні і в наш час, періоди напіврозпаду зобов’язані своїм існуванням цим променям радіоактивних елементів можуть бути будь-якими: від незначних часток секунди до мільярдів років.

Професор Н. А. Власов вперше висловив ідею, що падіння антиметеоритів повинно привести до появи на поверхні Місяця радіоплям — ділянок з ясно вираженою підвищеною радіоактивністю.

Будь-який, навіть найменший, осколок антиречовини досягне поверхні Місяця – його падінню не перешкодить, як на Землі, атмосфера. Вибух, анігіляція антиречовини відбудеться вже на твердій поверхні. Частина потужного випромінювання відіб’ється від гірських порід і піде в світовий простір, але інша його частина, приблизно половина, прониже гірські породи, проникне в них на глибину кількох метрів. Тут він, за розрахунками професора Власова, викличе утворення радіоактивних ізотопів – анігіляційний вибух подіє на гірські породи приблизно так само, як космічні промені.

Правда, на місці падіння антиметеориту збережеться лише частина утворених радіоактивних атомів. Значне число цих атомів буде розсіяне в просторі разом з хмарою газів, що виникли при вибуху, разом з парами гірських порід — адже температура порід при анігіляції підніметься до багатьох тисяч градусів. Чим менше маса антиметеориту, що впав, тим незначніше буде хмара вибуху і тим більша частка радіоактивних речовин залишиться на місці катастрофи. Таким чином, можна думати, що космонавти, які висадилися на Місяці, або місячники, або забезпечені автоматичними приладами всюдиходи, доставлені ракетами на Місяць, виявлять швидше дрібні радіоплями, такий собі радиовисип на місячному лику, ніж великі ділянки з підвищеною радіоактивністю.

Н. А. Власов стверджує, що на місці падіння антиметеорита з масою в тисячну частку грама, можна очікувати виникнення радіоплями, інтенсивність якої і через мільйон років виявиться рівною декільком десятим часткам міллікюрі, — таку пляму легко виявлять прилади на тлі рівномірної радіоактивності місячної поверхні. Ну, а якщо після падіння такого антиметеорита пройде не мільйон, а всього тисяча або менше років, то пляма буде в сотні разів «яскравіше».

Важко сказати, яким шляхом буде точно доведено існування антиметеоритів (якщо, звичайно, вони дійсно існують) — полюванням за ними у високих шарах земної атмосфери або радіорозвідкою Місяця, або, нарешті, ще яким-небудь способом, який запропонують фізики. А можливо, буде однозначно доведено, що таких утворень у сонячній системі немає, і це теж буде дуже цікаво. Як кажуть фізики, «негативний результат — теж результат». Але одне можна стверджувати впевнено: вивчення антиметеоритів, цих дітей антикомет, які, в свою чергу, повинні бути вісниками антисвітів, збагатить наші уявлення про космос, про світобудову.

Автор: М. Карєв.