Текст книги "Как там у вас, на Бета-Лире?"
Автор книги: Юрий Фиалков
сообщить о нарушении
Текущая страница: 9 (всего у книги 12 страниц)
Армия водородов
«Армия» здесь, конечно, явная гипербола. Впрочем, назвав это содружество «ротой», мы тоже впали бы в преувеличение. И вообще, что такое водород во множественном числе?
Водород… Первый элемент периодической системы. Ядро – один-единственный протон, на орбите – один-единственный электрон. Просто, очень просто. Настолько просто, что эту простейшую систему протон – электрон так и называют – ПРОТИЙ («простейший»). Заметьте: протий, а не водород. Потому что элемент, в ядре атома которого, помимо протона, имеется еще один нейтрон, – это тоже водород, но, чтобы как-то различать эти изотопы, такой элемент называется ДЕЙТЕРИЕМ. А во второй главе шла речь еще об одном изотопе водорода, у которого на один протон приходится два нейтрона и который называется ТРИТИЕМ.
Три – числительное, которое, безусловно, дает право применять к слову «водород» множественное число, но это, конечно, никак не армия, это даже не отделение. Но ведь и это еще не рассказ, а только присказка.
Давно миновали в физике, можно сказать, патриархальные времена, когда были известны только три элементарные частицы – электрон, протон и нейтрон. А сейчас… Позвольте, впрочем, привести цитату не из научного журнала, где на целую статью приходится всего три слова: «известно» и «как очевидно», все же остальное – формулы, а из научно-популярного журнала «Наука и жизнь» (за 1974 год): «Интересна следующая особенность каонных реакций. Когда каон сталкивается с ядром, он иногда превращает нейтрон в нейтральный лямбда-гиперон, образуя так называемое гиперядро».
Многое понятно? Не думаю.
Сегодня известно уже такое обширное число различных элементарных частиц, что физики пытаются создать периодическую систему элементарных частиц, без которой разбираться во всем этом изобилии становится трудно. Можете не беспокоиться – я не собираюсь перечислять все эти частицы. Упомяну лишь некоторые из них (предупреждаю: читатель будет иметь случай поупражняться в греческом алфавите!).
Известно большое число элементарных частиц, которые объединяются одним термином – мезон (слово «мезо» означает «между»). По массе мезоны превышают электрон, но уступают протону. Например, пи-мезон в девять раз легче протона, мю-мезон легче протона в семь раз, а ка-мезон – вдвое. Физики придумали этим мезонам очень благозвучные имена: пион, мюон и каон (есть и д’Артаньян – гиперон!). Известны положительные и отрицательные (не литературные персонажи, а частицы) мезоны.
И вот представьте себе такой атом: ядро – протон, а на орбите – отрицательный пион, или мюон, или каон.
Впрочем, зачем прибегать к воображению, если физики уже получили атомы таких необычных водородов.
Правда, водороды эти очень неустойчивы и быстро распадаются, но они существуют.
Если химические свойства обычных изотопов водорода почти неразличимы, то «мезонные» водороды ведут себя весьма своеобразно. Вот, например, протонно-пион-ный водород. Пион в 273 раза тяжелее электрона. Для того чтобы оторвать пион от протона, требуется затратить энергии значительно больше, чем в случае протия. А это означает, что если бы протон-пион-ный водород встретился с хлором, то он (водород) еще подумал бы, образовывать ему с хлором хлористый водород или нет. И, надо полагать, результаты этого размышления оказались бы чрезвычайно неприятными для хлора, ибо такой водород не нашел бы в себе сил расстаться со столь прочно привязанному к протону пионом, а хлор, привыкший иметь дело с гораздо более податливым электроном, покрутившись около необычного водорода, удалился бы несолоно хлебавши. Для разъяснения ситуации добавлю, что особенно много времени на размышления у протон-пионного водорода не было бы, поскольку живет-то он всего 10–11 секунды (хотя по атомным масштабам времени это не так уж мало).
Теперь примемся за протон. Будем заменять его. Деталями для замены будут служить все те же мезоны, но уже, разумеется, положительные. При такой замене получаются водороды: МЮОНИЙ, ПИОНИЙ, КАОНИЙ. Эти водороды тоже не бог весть какие жильцы на этом свете: они распадаются за время 10”6 – 10~8 секунды. Поэтому изучать химию этих атомов трудно. Можно лишь сказать, и этого будет достаточно, что химия этих водородов очень необычная.
В нашей уже сильно разросшейся команде водородов можно различать тяжеловесов, средневесов и легковесов. К числу первых, несомненно, относится протон-каон-ный водород (К-мезон всего вдвое легче протона). В будущем, по-видимому, появятся уже совершеннейшие мастодонты среди водородов – дейтерий-каонный и тритон-каонный, то есть ядра дейтерия или трития с К-мезоном вместо электрона. К легчайшим относится водород, называемый ПОЗИТРОНИЕМ: ядро – позитрон, на орбите – электрон. Это, так сказать, шпиц по отношению к тритон-каон-ному сенбернару. Если последний – самый тяжелый из водородов, то позитроний – самый-самый легкий. А к самым-самым интерес, как известно, повышенный. Поэтому и знаем мы о позитронии больше, чем о каком-либо другом из необычных водородов.
Живет позитроний, как и остальные «ненормальные» водороды, очень недолго: от одной стомиллиардной до одной стомиллионной доли секунды. Оно и понятно: позитрон и электрон рано (10–10 секунды) или поздно (10–7 секунды) аннигилируют. Но и за это время позитроний успевает продемонстрировать много особенностей, которые позволяют судить о химических свойствах этой разновидности водорода.
Итак, сколько различных водородов можно уже насчитать? А ведь это далеко не предел. Теоретически возможны, а следовательно, рано или поздно будут обнаружены экспериментально водороды с другими отрицательными либо положительными мезонами – со всякими кси, омега и другими буквами греческого алфавита.
И не забудьте все эти водороды умножить на 2, потому что каждый из них может существовать в антиварианте. Как видно, не такая уж это гипербола слово «армия»! Пожалуй, только для всех этих водородов надо создавать отдельную систему, не то не разберешься.
Чтобы представить себе все разнообразие «необычных» элементов, более тяжелых, чем водород, нет необходимости прибегать к математическим формулам. Достаточно вообразить, скажем, атом гелия, у которого сначала первый из двух электронов замещается на мезон, затем замещается и второй электрон, а потом начинают попеременно варьироваться и сами мезоны, и не только отрицательные – на орбитах, но и положительные – в ядре; а ведь у гелия еще существуют различные изотопы, так что эти вариации можно проиграть с каждым из них, да еще… Да, нетрудно и запутаться. А ведь это гелий, всего лишь гелий. Представляете, сколько вариантов возможно, если, скажем, всю эту игру провести с железом, или оловом, или – страшно подумать! – с ураном!
Конечно, основной преградой в получении «необычных» элементов – их весьма малый срок жизни. Но, возможно, удастся создать условия, при которых эти атомы будут жить дольше, а может быть, и совсем долго. А если такие условия может создать человек, то не создала ли их уже где-нибудь природа? А если природа создала… Но мы уже незаметно отчалили от берега научного прогноза и понеслись по устланному камнями руслу фантастики, вернее, фантазирования.
И тем не менее можно думать, что в ближайшие десятилетия конструирование «необычных» элементов станет важнейшей задачей ядерной физики и ее ближайшей сотрудницы по алхимическим делам – ядерной химии. А там, глядишь, появятся в газетах объявления: «…Институту требуется инженер-конструктор химических элементов». Вот это уже не фантазирование.
Окончание
…потому что фтор всюду будет фтором, даже на шестой планете УОЯК. Двойка, двойка и еще раз двойка! Придете, то есть проаннигилируете в следующий раз. А еще Розину петь захотел! Прощайте, Семнадцать-восемнадцать!
ГЛАВА IV
В которой рассказывается, чем топят Солнце; описывается жизненный путь звезды Суирис; приводятся сведения о крепких напитках, обнаруженных в просторах космоса, и, наконец, следует поучительное повествование о ледяном метеорите.
Производственное совещание
Пьеса в одной картине
ДЕЙСТВУЮЩИЕ ЛИЦА
Инда Великий – главный диспетчер Галактики.
Щас – заведующий звездной ассоциацией пояса Ориона. Вона – начальник цефид.
Седни – прораб созвездия Лебедь.
Кубыть – его преемник.
Щас. …и систематически срывает подвоз мазута. А дрова-то, дрова какие? Неизвестно, чего в них больше – дров или воды.
Инда Великий. Значит, так, Щас: обошли тебя углем, обидели дровами, осиротили мазутом? Ты думаешь, я стану показывать тебе накладные? Думаешь, буду спрашивать, сколько горючего осталось у тебя на конец тысячелетия? Как бы не так! Все знают, что у тебя неоприходованного мазута столько, что ты излишки выливаешь в межгалактическое пространство и мало того, что засоряешь окружающую пустоту, но еще пытаешься выдать эти мазутные облака за «черные дыры». Нет, Щас, я тебя об этом спрашивать не буду. Я спрошу у тебя, где ты был, когда у тебя в хозяйстве погасли две звезды, две замечательные звездочки – не какие-нибудь старые карги класса М, а молоденькие, почти что девчушки, бело-голубые красавицы класса В.
Вона(подхалимски). Предлагаю почтить память усопших вста…
Инда. Не торопись, Вона, не спеши. Мы уж сразу почтим память и двух сироток, и твоей должности!.. Я знаю все, Щас: и то, где ты был, когда погасли звезды, и почему Вона пытается заморочить мне голову. И хочу предупредить в последний раз: если вас еще раз заметят в рабочее время в окрестностях Водолея, то… В общем, ты сам знаешь, что на рудниках по добыче антиматерии всегда найдутся места. А теперь послушаем уважаемого Седни. Он расскажет нам, что слышно в его образцовом созвездии Лебедя.
Седни(понурив голову, молчит).
Инда. Что же ты молчишь, безупречный Седни? Ведь ты же ни в чем не виноват. Не так ли, Седни?
Седни (уныло кивает).
Инда. Мы это знаем, благородный Седни. Это все истопники. Это они, хватив лишку плазмы, улеглись почивать, не позаботившись закрыть мазутные вентили. Это из-за них в созвездии Лебедя вспыхнула Сверхновая на восемь миллионов лет раньше срока. Из-за них, супостатов! А ты ведь не виноват, честный Седни?
Седни(перестает дышать).
Инда. Да и как тебя виноватить, великолепный Седни, когда в момент катастрофы тебя в Лебеде не было и в помине! Ты ведь в это время бескорыстно ремонтировал пульсар в созвездии Геркулеса?
Седни(с надеждой). Квазар в созвездии Возничего.
Инда. Да, да. конечно, квазар. И давно ты стал специалистом по квазарам? Может быть, ты заочно окончил академию и скрываешь это из скромности, которая давно стала твоей второй натурой?
Седни (снова перестает дышать).
Инда(совсем ласково). Так вот, Седничек, ты сейчас отдашь печать и ключ от персональной ракеты своему преемнику. Я не хочу отрывать тебя больше от любимого занятия. Отныне ты можешь ремонтировать квазары, сколько тебе заблагорассудится. Кубыть!!!
Кубыть. Я здесь!!
Инда. Не так громко. Кричать здесь положено только мне. Кубыть, отныне ты – прораб созвездия Лебедь. Даю тебе три месяца сроку. За это время погасишь Сверхновую. И знай: если хотя бы миллиард тонн водорода упустишь, то… Словом, сам видишь: я тебе не теща и миловать не стану.
Кубыть. Грамма не упущу! (К Седни.) Гони регалии!
Инда. Прошу запомнить намертво: мне приказано покончить с либерализмом. И я с ним покончу! А для этого, коли понадобится, покончу с каждым из вас. Если у кого-нибудь в хозяйстве погаснет… да что там погаснет – перейдет в другой спектральный класс хотя бы одна звездочка или, не приведи, вспыхнет незапланированная Новая, тот до конца света будет обстригать протуберанцы на самых захудалых переменных звездах. Понятно?
Все(хором). Куда уж понятнее!
Инда. А теперь слушайте мой приказ. С будущего квартала начинаем перевод всех звезд главной последовательности на атомную энергию, потому что…
[Продолжение на стр. 142]
[Закрыть]
«Березовый кругляк» Солнца
Все дело в том, что атомная масса водорода 1,008, а атомная масса гелия 4,0030.
Пока вы читали эту фразу, Солнце потеряло 9 миллионов тонн своей массы. Нет, я не ошибся, все написано правильно, а вот пока вы недоверчиво перечитывали предыдущую фразу и читали эту, масса нашего светила уменьшилась еще на десяток миллионов тонн, потому что ежесекундно – ежесекундно! – Солнце теряет 4,5 миллиона тонн своей массы. И все из-за того, что атомная масса водорода 1,008, а гелия – 4,0030.
У кого-то, возможно, мелькнула шальная мысль: а может быть, и впрямь на Солнце горит березовый кругляк? Ведь такой уймищей топлива – почти 400 миллиардов тонн в сутки – можно не только тропики нагреть до тропической температуры, но и, пожалуй, поуменьшить количество льда в Ледовитом океане. Возможно, это и так, не считал! Но ведь из того тепла, которое выделяет Солнце, на нашу планету попадает около пяти стомиллионных долей процента. Иными словами, из того «топлива», чтхо «выгорает» на Солнце, на долю Земли приходится за сутки около 170 тонн. Но 170 тонн березовых дров не хватило бы даже на то, чтобы как следует натопить Дворец спорта в Лужниках. Но, во-первых, не случайно слова «топливо» и «выгорает» взяты в кавычки. А во-вторых, в наше время и четвероклассник знает, что источник солнечной энергии – процессы не химические, а ядерные.
Но то, что сегодня для отличника из 4-го «Б» – обыденная истина, вчера было предметом самых оживленных дискуссий. Разумеется, никто не предполагал, что на Солнце горят уголь или нефть – если такая мысль кому-либо и приходила в голову, то тут же поспешно удалялась, если, конечно, у хозяина было хотя бы минимальное критическое отношение к навещающим его идеям.
Майер считал, что Солнце разогревается от ударов падающих на него метеоритов.
Гельмгольц предположил, что Солнце выделяет энергию, сжимаясь под действием собственного поля тяготения.
Джинс выдвинул идею о том, что в недрах Солнца распадаются еще неизвестные в то время науке заурановые элементы.
Затем тот же Джинс изменил свою точку зрения и выдвинул гипотезу о том, что на Солнце происходит взаимное уничтожение протонов и электронов.
Все эти предположения сводил на нет главный недруг любой неверной гипотезы (и самый близкий приятель любой хорошей теории) – расчет. И то сказать, по расчету плох только брак. Во всех остальных случаях, начиная от игры в поддавки и кончая разработкой космогонических теорий, без расчета не обойтись.
Не буду рассказывать о том, почему именно не выдержали испытания расчетом предположения Майера, Гельмгольца, Джинса и многих других, пытавшихся разгадать природу источника энергии, выделяемой Солнцем: зачем лишний раз низвергать гипотезы, уже развенчанные другими?!
С помощью спектрального анализа химический состав Солнца был изучен давно и с большой доскональностью. Три четверти массы светила приходится на долю водорода, 24 % составляет гелий и лишь один, от силы два процента массы Солнца составляют все остальные элементы. Как видите, не случайно в первой же фразе этой главы я упомянул и водород и гелий. Потому что в данном случае все дело в них или, как справедливо было отмечено, в том, что атомная масса водорода равна 1,008, а атомная масса гелия – 4,0030. А чтобы быть совсем точным, следует отметить: все дело в том, что атомная масса гелия немногим меньше, чем учетверенная атомная масса водорода. В самом деле 1,008 x 4 = 4,032. Можно наполнить эти пока что безразмерные числа вполне конкретным содержанием: отмеченное различие (4,032—4,003) означает, что 1 грамм-атом гелия весит на 0,029 грамма меньше, чем 4 грамма-атома водорода.
Надеюсь, не последует вопроса: «Ну и что?» Потому что и четвероклассник и, уж конечно, все, кто постарше, знают, что на Солнце водород превращается в гелий и дефект массы, сопровождающий это превращение, и есть источник солнечной энергии. Каждый, кто задастся целью провести расчеты с помощью главного уравнения теории относительности (E = mc2), убедится, что 0,03 грамма массы соответствует громадному количеству энергии. Ну, а 4,5 миллиона тонн массы… Словом, теперь уже понятно, почему светит и греет Солнце.
Солнце без малейших натяжек можно назвать водородной печкой, в которой водород, сгорая, превращается в золу – гелий. Конечно, правоверный химик поморщится, услышав, как глагол «гореть» применяют для описания процесса, не имеющего ничего общего не только с реакцией восстановления кислорода, но и вообще с химией. Ну, а во всем остальном аналогия безупречна.
Сама реакция «горения» предельно проста:
4Н = Не.
Но это простенькое уравнение, может быть, устроит шестиклассника, но уже для эрудита-девятиклассника оно, безусловно, недостаточно. Собственно говоря, для осуществления написанной реакции должны столкнуться не атомы водорода, а атомные ядра, то есть протоны.
И тут-то выходит неувязка. Не в том даже дело, что вероятность столкновения в одной точке одновременно четырех протонов очень мала (примерно такого же порядка, что и выигрыш «Москвича» по денежно-вещевой лотерее). И не в том закавыка, что протоны эти должны столкнуться с довольно высокой скоростью. А в том дело, что четыре одноименно заряженных протона, подходя друг к другу, будут думать не столько о том, как слиться в ядро гелия, а о том, как бы побыстрее разойтись. Причина – все тот же Кулон!
Надо полагать, что реакция образования гелия из водорода так бы и не пошла, если бы не незначительная примесь углерода, который присутствует в солнечном газе. Потому что вначале водород взаимодействует именно с углеродом:
C12 + H1 = N13.
При этой реакции, как видим, образуется изотоп азота с массовым числом 13. Изотоп радиоактивен и быстро распадается, выбрасывая позитрон. Масса при этом не изменяется, а вот порядковый номер, конечно, уменьшается на 1, и, следовательно, образуется изотоп углерода-13. Дальше в игру снова вступает протон:
C13 + H1 = N14
Образовавшийся азот взаимодействует с очередным протоном:
N14 + H1 = O15.
Кислород-15 радиоактивен: выбрасывая позитрон, он превращается в азот-15. И именно с этим изотопом разыгрывается заключительный этап цепочки превращения:
N15 + H1 = C12 +He4.
Давайте проанализируем все эти реакции. Прежде всего обратим внимание на углерод. Хотя сравнение с птицей Фениксом, безусловно, относится к числу наиболее эксплуатируемых, но здесь, право, ничего лучшего не придумаешь. Действительно, какие только превращения не претерпевал этот углерод-12! Становился своим собственным изотопом, и превращался в азот, кислород, но в конце концов воскресал!
А результат? Результат написан выше: четыре ядра атома водорода (посчитайте, сколько протонов участвует в приведенных реакциях) превращаются в ядро атома гелия.
У химиков имеется предельно точное обозначение роли, которую здесь играет углерод-12: катализатор. Оказывается, существуют катализаторы не только химических реакций, но и ядерных. И в данном случае я не стал бы пенять на природу за отсутствие разнообразия.
Вообще думаю, человеку на природу жаловаться не приходится. Вот природа на человека сетовать может. Но это разговор совсем для другой книги.
«Пусть всегда будет Солнце!»
К этому возгласу из прекрасной песни А. Островского я присоединяюсь всей душой (особенно к ее словам, где говорится о маме…). И тем не менее я рискую поссорить поэзию с астрофизикой (хотя, видит бог, мне этого очень не хочется!), отметив, что этому прекрасному пожеланию сбыться не суждено. Нет вечных материальных тел во Вселенной. И Солнце, как бы нам этого ни хотелось, исключением здесь не является.
Категорически отвожу возможные упреки в упадочничестве. Разве признание того, что все живое смертно, заставляет нас предаваться унынию? Да и не может, не должна быть пессимистической никакая позиция, основанная на признании объективных законов природы.
Прежде всего следует выяснить, не несет ли на себе Солнце какую-либо печать исключительности. Конечно, светило, которое даровало человечеству жизнь и поныне всеми силами поддерживает ее, достойно любой степени необычности! Но – увы! – ничего из ряда вон выходящего в свойствах Солнца обнаружить нельзя: заурядная звезда, и только!
Положение? В периферийной области Галактики.
Масса? Не очень малая – бывают звезды и поменьше, но и не очень большая – бывают светила куда больше. Можно сказать, что звезд по массе, близких к Солнцу, в видимой части Вселенной, пожалуй, большинство.
Температура? В общем, тоже не особенно высокая, но и далеко не низкая. Впрочем, как раз о температуре звезд следует поговорить подробнее.
Как и у человека, температура звезды красноречиво свидетельствует о ее состоянии. Поэтому астрономы подразделяют звезды на восемь классов, кладя в основу классификации температуру поверхности. Вряд ли стоит перечислять признаки каждого из классов. Скажу только, что температура поверхности звезд изменяется в очень широких пределах.
Слова о связи температуры с состоянием звезды – вовсе не литературный прием. Эти параметры действительно тесно взаимосвязаны. И это для нас, пожалуй, интереснее всего.
Чтобы у читателя не создалось впечатления, что все последующие рассуждения касаются только Солнца, будем говорить не о нем, а о какой-то отвлеченной, но похожей на Солнце по массе и химическому составу звезде по имени, скажем, Суирис. Такой звезды нет в астрономических каталогах, но поскольку Вселенная бесконечна, то должна же быть где-то звезда Суирис!
Какими бы астрономическими – вот уж подходящее для этого случая слово! – числами ни выражались запасы водорода на звезде, рано или поздно он должен «выгореть» (зная, что применение этого слова к ядерному процессу должно царапать слух правоверных химиков, я, следуя физикам, буду все же применять именно этот термин, причем даже не прибегая к кавычкам). Да и как не выгореть, если на Суирисе ежесекундно – ежесекундно! – миллионы тонн водорода превращаются в гелий.
Примерно через 10–12 миллиардов лет Суирис процентов на восемьдесят будет состоять из гелия, который соберется в центре звезды, образуя плотное ядро. К этому времени возникнет громадный перепад температур между наружной оболочкой звезды, которая резко охладится по сравнению с нынешней поверхностью Суириса, и ядром, которое из-за сильного сжатия нагреется до 100 миллионов градусов. При такой температуре начинается процесс, об искусственном осуществлении которого физики пока что могут только мечтать, – синтез углерода из гелия:
ЗНе = С.
При такой температуре гелий активничает вовсю и поэтому, присоединяясь к углероду, образует кислород. Затем тот же гелий переводит кислород в более высокий ранг неона; он же дарует затем неону звание магния (реакций не привожу – взглянув на таблицу Менделеева, можете убедиться, что здесь все достаточно просто). На этом изменение химического состава Суириса временно прекращается: дальнейшие ядерные превращения, связанные с образованием более тяжелых элементов, требуют более высокой температуры ядра. И это повышение не замедлит последовать. Но тут надобно отметить одно обстоятельство…
Все эти прелюбопытные процессы протекают в ядре звезды. А оболочка светила тем временем охлаждается все больше. И вот уже на вращающиеся вокруг Суириса планеты падает тепла впятеро, вдесятеро, в сотни раз меньше. Население планет вынуждено перейти на ядерные источники энергии (сырье для них еще сохранилось на планетах), либо зарываться поглубже в недра планет (если эти недра к тому времени не остыли), либо строить громадные ракеты и искать другую подходящую планетную систему.
Ничто не вечно под… Впрочем, эту не мною придуманную сентенцию я уже высказывал. Да, придет время, выгорит на Суирисе и гелий, а ядро сожмется еще больше. Поэтому температура поднимется еще выше и достигнет порядка миллиарда градусов. При такой температуре становится уже возможным дальнейшее присоединение ядер гелия (альфа-частиц) к химическим элементам: магний с гелием дает кремний, кремний – серу, сера с гелием образует аргон, аргон с гелием рождают кальций, а кальций с гелием – титан.
Вот, оказывается, как рождаются химические элементы. Вот как они развиваются. И это объясняет многое, хотя бы… Но тут снова, в который раз, вмешивается читатель-скептик.
– Написать можно все, что угодно! А доказательства какие у вас? Кто заглядывал внутрь тех звезд температурой в миллиард градусов?! – вопрошает скептик хотя и немного устало, но все еще достаточно въедливо.
Ответ читателю-скептику не будет особенно велеречивым. С помощью спектрального анализа все перечисленные элементы удается обнаружить на звездах. Более того, звезда Альдебаран (да, та самая, с одной из планет которой произошло столь трагикокомически завершившееся вторжение на Землю, о чем рассказал в великолепном рассказе «Вторжение с Альдебарана» С. Лем) состоит в основном из магния и кальция, других элементов на ней совсем немного: спектрографы застали эту звезду как раз в тот «момент», когда она вступила в магниевокальциевый возраст. А вот звезда Бетельгейзе немного постарше – она состоит преимущественно из титана.
Итак, на Суирисе образовались уже довольно тяжелые (по сравнению с исходными водородом и гелием) элементы, и ядро звезды поэтому уплотнилось еще больше, а следовательно, возросла температура, достигнув трех миллиардов градусов (прошу оценить тот литературный аскетизм, с которым я называю температуры в сотни миллионов и миллиарды градусов, не прибегая при этом к эпитетам превосходной степени; впрочем, как увидит читатель, на эту сдержанность у меня имеются причины). При такой температуре довольно быстро образуются – опять-таки путем последовательного присоединения альфа-частиц – элементы, находящиеся на вершине энергетической кривой (вспомните первую главу): железо и примыкающие к нему металлы.
Впрочем, при трех миллиардах градусов начинают идти многие процессы, в которых главным действующим лицом выступает уже не гелий, а значительно более тяжелые ядра. Так, например, протекает процесс, называемый в астрофизической литературе термином, от которого каждого правоверного химика хватил бы удар и который тем не менее достаточно строг и логичен: «горение кислорода». Но ведь речь идет действительно о слиянии ядра атома кислорода с ядром атома… кислорода!
Образование элементов группы железа может считаться высшей точкой расцвета звезды – еще бы, она создала наиболее энергетически выгодные элементы. Дальнейший процесс синтеза элементов на звезде может идти только за счет поглощения, но не выделения энергии – отныне звезда начинает тратить то, что она накапливала в течение многих миллиардов лет. И, как это бывает почти всегда, сбережения расходуются быстрее, чем накапливаются. Отныне звезда начинает вести счет не на миллиарды лет и даже не на миллионы – на циферблате звездных часов теперь тысячи, а затем и сотни лет.
Возникновение «железных» элементов еще более утяжеляет ядро Суириса, сжатие же ядра по уже привычной для нас схеме ведет к еще большему повышению его температуры и к понижению температуры продолжающейся расширяться оболочки. Поэтому для нас, земных наблюдателей, звезда все более «мрачнеет», становится все холоднее. Глядя на такую звезду, и не подумаешь, какие страсти бушуют в ее ядре. Слово весьма уместное, особенно если применять его в изначальном смысле. Ведь можно испугаться уже самого числа, которым выражается температура ядра: 6 миллиардов градусов!
При такой температуре кванты энергии, частицы гамма-излучения, пронизывающего ядро звезды, приобретают такую скорость, что, сталкиваясь с ядрами элементов, выбивают из них протоны, нейтроны, а то и альфа-частицы. И это уже не те «кроткие» альфа-частицы, какими они были при звездном морозе в несколько сот миллионов градусов, это яростные, неистовые снаряды, которые вместе с юркими нейтронами и протонами быстро расширяют ассортимент химических элементов вплоть до самых пограничных, то есть до урана и соседних с ним элементов (кстати, уран был недавно обнаружен с помощью спектрального анализа на одной из звезд в созвездии Рыб).
Образование тяжелых – на этот раз уже без всякого сравнения – элементов также подтверждено экспериментально, причем с не часто встречающейся даже в выдающихся открытиях убедительностью.
В 1952 году на одной из звезд был обнаружен элемент № 43 – технеций. Казалось бы, что тут такого – элемент как элемент. А вот не «как элемент». Это сегодня в клетке № 43 значится химический символ Tc, а лет сорок назад в этой клетке стоял лишь унылый вопросительный знак: элемент № 43 тогда не был еще известен. Тогда еще не знали, что все попытки отыскать 43-й на Земле обречены на неудачу, потому что технеций успел уже давным-давно исчезнуть с нашей планеты. Все изотопы этого элемента радиоактивны, причем самый долгоживущий изотоп имеет период полураспада около двух миллионов лет, в масштабе времени жизни Земли – миг. Все эти обстоятельства выяснились, когда технеций был синтезирован физиками; искусственное происхождение этого элемента, кстати, отразилось в его названии.
Два миллиона лет, земной миг, для Вселенной вообще нечувствительный промежуток времени. Поэтому открытие технеция на звездах означает одно: этот элемент образуется сейчас, сиюсекундно. Стало быть, пути развития элементов на звездах – не просто изящная схема, придуманная физиками. Справедливость этой схемы нам демонстрируют звезды.
Но, пожалуй, самым ярким подтверждением торжества идей о развитии элементов во Вселенной служит открытие на звездах другого земного «мистера X» – 61-го элемента, прометия. Этот элемент, подобно технецию, тоже не существует на Земле, потому что самый долгоживущий из изотопов прометия, всех до единого радиоактивных, прометий-145, имеет период полураспада уж совсем нечувствительно малый: 18 лет[12]12
Подробнее о технеции и прометии можно прочесть в книгах Ю. Фиалкова «Девятый знак» (1965) и в «В клетке №…» (1969). Обе книги вышли в издательстве «Детская литература».
[Закрыть].
Прометий был обнаружен на звезде с казенным названием Н 465. Находится эта звезда в созвездии Андромеды и по всем внешним признакам сформировалась в нынешнем своем облике совсем недавно – каких-нибудь 100 миллионов лет назад. Если бы прометий был в составе «строительного материала» звезды при ее образовании, то к нашему времени от него не осталось бы и воспоминания. Поэтому не приходится сомневаться: прометий вместе с другими элементами образуется на звездах сейчас, сию секунду.
Итак, на Суирисе образовался весь ассортимент тяжелых элементов. Легкие элементы почти полностью выгорели, и скопление элементов-тяжеловесов приводит к тому, что, как в четвертом акте оперы «Кармен», с нарастающей скоростью надвигается трагический финал. В общем, температура звездного ядра приближается к чудовищной величине 20 миллиардов градусов. Раз я тут решился употребить эпитет, да еще такой, «превосходнее» которого придумать нельзя, стало быть, температура действительно подошла к своему верхнему пределу – да и то сказать, всему наступает конец, даже повышению температуры на звездах. При 20 миллиардах градусов начинается процесс, полностью обратный тому, который шел на Суирисе миллиарды лет: атомные ядра распадаются на протоны и нейтроны, и… звезда перестает существовать.
