Занимательно о космологии - Томилин Анатолий Николаевич - Страница 63

Решили, что это шум, свойственный аппаратуре. Радиотелескоп демонтировали, еще и еще раз испытали его «начинку». Самолюбие инженеров было задето, и потому проверка шла до последней детали, до последней пайки. Устранили, кажется, все! Собрали снова — шум возобновился. После долгих раздумий теоретики пришли к выводу, что это излучение не могло быть ничем иным, как постоянным фоном космического радиоизлучения, заполняющего вселенную ровным потоком. Астрофизики рассчитали, что шум соответствует температуре, равной примерно 3 градусам Кельвина, и «прослушивается» на различных частотах. Но откуда может взяться во вселенной такой странный поток энергии?

Тут автор просит читателя предаться воспоминаниям. Помните «горячую» модель вселенной Георгия Гамова?.. Спустя примерно 300 тысяч лет после «начала» динамическое равновесие в расширяющемся илеме нарушилось. Плотность горячей плазмы уменьшилась настолько, что излучение получило возможность оторваться от среды. С тех пор эти неприкаянные радиоволны, путешествуя, подобно Агасферу, по расширяющейся вселенной, должны были «остыть» как раз до 3–4 градусов Кельвина… Так не есть ли излучения, открытые инженерами компании «Белл», следы тех самых «реликтовых волн», оторвавшихся от «адского варева» на трехсоттысячной годовщине его «кипения»?

Можно себе представить, как возрадовались сторонники «горячей» модели, когда пришло это сообщение. «Реликтовое излучение» — именно такое название получили «постаревшие и охладившиеся» кванты репортажа о состоянии вселенной, дошедшего до нас через десяток миллиардов лет. Это открытие не только укрепило позиции «горячей» модели. Реликтовое излучение позволило со ступеньки времени квазаров (8–10 миллиардов лет) опуститься на ступеньку, соответствующую 300 тысячам лет от самого «начала». Одновременно подтверждалась мысль, что некогда вселенная имела плотность в миллиард раз более высокую, чем сейчас…

Подойдем еще ближе к «нуль-пункту», следуя принципу, что аппетит приходит во время еды… Тут мы опять оказываемся перед проблемой носителя информации. Электромагнитные волны «доводят» нас только до 300 тысяч лет от начала координат. В более ранний период они были связаны с бушующей плазмой и поглощались. Да и что вообще в состоянии выжить в бурно кипящем «котле» вселенной?

И все-таки академик В. Л. Гинзбург, описывая путешествие к «началу», следующей ступенькой времени для «горячей» модели называет… сотую секунду после взрыва. В этот момент плотность вещества вселенной лишь в сто раз больше плотности воды, а температура должна равняться примерно миллиарду градусов. В такой обстановке, как мы помним, протоны соединяются с нейтронами, образуя ядра гелия и других легких элементов. Расчеты показывают, что для «горячих» фридмановских моделей гелия должно образовываться довольно много: примерно на 90 ядер водорода 7–8 ядер гелия и одно ядро какого-нибудь другого легкого элемента. Значит, если бы удалось определить количество гелия во вселенной, то тем самым мы уложили бы еще один «кирпич» в фундамент «горячей» модели. На сегодня найдено примерное содержание гелия в обозримой вселенной — оно колеблется в пределах 5–10 процентов. Физики считают, что такой химический состав вселенной подтверждает «горячую» модель.

Но продолжим обсуждение. Читатель, конечно, понимает, что ни один космолог не угомонится, зная обстановку на сотой секунде «творческой работы большого взрыва». Он захочет знать ее и на десятой и на первой секунде. Правда, возможные носители информации вроде бы исчерпаны. Хотя мы забыли о самых модных во второй половине XX столетия частицах: о нейтрино и антинейтрино…

Если бы удалось поймать и подсчитать нейтрино, те самые, что образовались в самом-самом начале «начала», то со ступеньки времени 100 секунд мы перейдем на уровень 0,3 секунды существования «горячей» модели. Почему именно 0,3 секунды? Потому что как раз в этот момент плотность взорвавшегося илема должна была достигнуть величины примерно 10 миллионов граммов на кубический сантиметр. Это как раз та плотность, которая является границей для нейтрино. При большей плотности эти неуловимые частицы, «придуманные» некогда чисто умозрительно Вольфгангом Паули, а рассчитанные и названные Энрико Ферми, не способны пробиться через вещество. Зато при меньшей плотности вещества они практически им не поглощаются и должны были бы «дожить» до нашей эпохи.

Однако поймать «реликтовые» нейтрино — это задача, которую решить пока не удается. Эти частицы настолько слабо взаимодействуют с веществом, что проходят, как сквозь пустое пространство, через планеты и звезды, ни с чем не реагируя, ничем не отклоняясь и не рассеиваясь.

Чтобы уловить «реликтовые» нейтрино, нужно почти в миллион раз повысить чувствительность предельных в наши дни измерений. Это задача чрезвычайной трудности. Она настолько трудна, что даже перспективы ее решения сегодня еще весьма туманны.

Правда, три года назад проблема регистрации нейтрино, излучаемых Солнцем, тоже казалась удручающе сложной. Между тем сейчас уже почти ни у кого нет сомнений, что именно нейтринной астрономии принадлежит будущее в исследовании Солнца, и притом будущее, не столь отдаленное. В «окуляре» нейтринного телескопа мы увидим недра нашей звезды. (Нейтринный телескоп вряд ли вообще можно назвать телескопом в обычном смысле, настолько он не похож по внешнему виду на традиционный астрономический инструмент. Но коль скоро название сохранилось, то почему не назвать счетчики «окуляром»?) Если удастся уловить «холодные» реликтовые нейтрино, это будет едва ли не главным доказательством в пользу «горячей» модели.

И наконец последний, хотя и вполне «законный», вопрос. Ну хорошо, предположим, что мы научились вылавливать и фиксировать «холодные» нейтрино и подошли на 0,3 секунды к «большому взрыву», а нельзя ли еще ближе?.. После 0,3 секунды жизни плотность «первичного кома» материи больше, как мы говорили, 10 миллионов г/см3. Даже нейтрино (!) не в состоянии вырваться из такого «теста». Как же быть?

Здесь мы приблизились к последнему реальному, хотя пока и не в практическом смысле, информационному агенту: гравитационным волнам. Они — голубая мечта физики завтрашнего дня. Да, в наши дни время от времени в печати появляются одиночные сообщения об экспериментах по приему гравитационного излучения, но все эти сообщения пока еще недостаточно убедительны, чтобы им можно было надежно поверить.

Гравитационные волны должны обладать еще большей проникающей способностью, чем нейтрино, и должны доходить до нас из областей, плотность которых описывается числом граммов на кубический сантиметр, содержащим девяносто три нуля после значащей цифры (4·1093 г/см3)! Конечно, цифра эта может и не пробудить в нас особых эмоций. Но автору становится не по себе. При таких плотностях мы настолько близко подбираемся к вожделенному «нуль-пункту», что остатком времени можно пренебречь. Есть предположение, что при плотностях больше 1093 г/см3 законы нашей физики перестают годиться. Нарушаются фундаментальнейшие принципы, даже такие, например, как принцип причинности. Впрочем, чтобы не удариться в чистую фантастику, автор предпочитает ограничиться сказанным и не раскрывать перед читателем горизонты сверхплотного мира.

Некогда Гамов говорил, что с физической точки зрения мы должны полностью забыть о существовании периода до взрыва и о моменте взрыва. Несмотря на то что его «пять актов» охватывают, казалось бы, все время от «нуль-пункта», Гамов считал, что мы можем проследить развитие вселенной, основанное на достоверных фактах, лишь от нашего времени до одного миллиарда лет от «начала». Так было четверть века назад. Затем «реликтовое излучение» приблизило нас на ступеньку 300 тысяч лет от начала. Не исключено, что пройдет несколько лет, и крайним сроком «начала» вселенной, о котором у нас будут надежные факты, станут 0,3 секунды. Поживем, увидим…