Факультет

Студентам

Посетителям

Космические странницы

Одну из первых гипотез о происхождении космических частиц высказал американский физик Роберт Милликен.

Он полагал, что они зарождаются в межзвездном пространстве во время ядерных реакций. «Откуда еще могут браться частицы с такой энергией, во много раз превосходящей энергию движущихся в недрах звезд атомов, как не из этого акта творения?» — спрашивал он своих оппонентов.

Долгое время никто не мог возражать ему, хотя огрехи в гипотезе видели многие.

В 1949 году известный физик-ядерщик Энрико Ферми теоретически показал, что время жизни космических частиц в нашей Галактике ограничено их столкновениями с атомами межзвездного газа. Зная плотность этого газа, он вычислил, что средняя продолжительность жизни частиц равна двумстам миллионам лет. Таким образом, за время существования нашей Солнечной системы они обновлялись много раз. На смену «умершим» приходили новые. А это означало, что где-то в космосе спрятана «машина», постоянно вырабатывающая космические лучи.

Все частицы, испускаемые каким-либо источником, распространяются, подобно свету, прямолинейно. А раз так, то, как казалось многим ученым, появлялась возможность определить, откуда они приходят: создать специальный, регистрирующий космические лучи «телескоп» и методично обследовать небосвод в поисках источников космического излучения.

Первым под подозрение попало Солнце. Но если действительно частицы, как и свет, испускаются нашим светилом, то должны наблюдаться изменения их потока — как говорят ученые, суточные вариации. Днем число частиц должно возрастать, ночью — падать, так как толща нашей планеты поглотит их, не пропустит к наблюдателю. Но оказалось, что со стороны Солнца частиц приходит столько же, сколько и с противоположной. Правда, почти столько же. Если быть точным, Солнце тоже вырабатывает их, но в сравнительно малом количестве.

Может быть, космические частицы порождаются звездами? Но ни от одной из них не удалось наблюдать потока частиц. Космические лучи «обдували» нашу планету со всех сторон одинаково. Этому явлению вскоре нашли объяснение. Если даже звезды и порождают космические частицы, то во время путешествия по безднам космоса их пути многократно изменяются. Дело в том, что в космосе имеются магнитные поля. Они расположены хаотично. Поэтому и траектории частиц, попавших в такие поля, тоже хаотичны: их движение напоминает иногда толчею молекул. Проходит огромное время — тысячи и миллионы лет, — пока частицы, покинув место своего рождения, доберутся до Земли. Их путь чрезвычайно сложен, и поэтому трудно узнать, откуда они пришли и где возникли. Гуляя по магнитным полям Галактики, они «забывают свой родной дом». Вот поэтому-то космические частицы и приходят к нам со всех сторон.

Так что же, частицы все-таки рождаются звездами?

Против этой гипотезы были серьезные возражения. Если звезды вырабатывают такое же количество космических частиц, как Солнце, то из-за более близкого расположения к Земле наше светило должно полностью «затмевать» их излучение. Точно так же солнечный свет забивает слабое мерцание звезд. Правда, есть звезды более активные, чем Солнце, но их не так уж и много.

Была и другая трудность, с которой столкнулись творцы этой гипотезы: чем объяснить огромные энергии частиц, прилетающих из космоса, в десятки и сотни тысяч раз большие, чем сейчас получает человек на самых мощных ускорителях? Можно было предположить, что звезды только порождают частицы, а дальше их разгоняют имеющиеся в космосе электромагнитные поля. Точно так же ускоряются заряженные частицы в циклотроне. Пусть эти поля чрезвычайно слабы, но они занимают пространство во многие тысячи световых лет. Двигаясь в них, частицы ускоряются медленно, но за миллионы лет накапливают огромную энергию. Они могут разгоняться и между двух движущихся навстречу друг другу магнитных фронтов. Отражаясь то от одного из них, то от другого, космические частицы набирают большие скорости, а значит, могут приобрести и значительную энергию.

Так можно объяснить, почему космические частицы имеют самые различные энергии. Все зависит от того, как долго блуждала частица до встречи с Землей. Если недолго, то и энергия ее мала.

Может быть и другое объяснение. Частицы двигаются в электрических полях Вселенной, то ускоряясь при движении вдоль силовых линий, то, наоборот, замедляясь, если перемещаются «против» поля. Некоторым везет меньше, другим больше — отсюда и появляются частицы разных энергий. Попадаются и «счастливчики» — частицы, которые долгое время двигаются по направлению поля и благодаря этому разгоняются до колоссальных энергий. Но таких частиц мало.

А если предположить, что космические лучи приходят к нам из других галактик? Как говорит академик В. Л. Гинзбург, такое положение можно сравнить с наполнением бассейна из озера. Если нет специального насоса, то уровень воды в обоих водоемах через некоторое время станет одинаковым. Но такого насоса, накачивающего частицы в нашу Галактику, пока не обнаружено. Кроме того, если бы образование космических частиц шло только в нашем участке Вселенной, то они «вытекали» бы в другие галактики, и было бы еще труднее объяснить их количество и постоянство. Да и что нового дает эта гипотеза? Если космические лучи и рождаются в других звездных мирах, то вопросы, какие объекты их порождают и почему, остаются.

Остается загадкой и другое: а почему они не могут образовываться у нас? Чем наша Галактика хуже? Правда, возможно, во Вселенной есть какие-то неизвестные нам источники излучения, но мы о них ничего достоверного пока не знаем. Они относятся к области чистой фантастики. Так, например, некоторые ученые пытаются объяснить «накачку» космоса частицами за счет взрывов, происходящих в ядрах галактик. Но это тоже маловероятно, так как такие события происходят чрезвычайно редко (раз в десять — сто миллионов лет), и многие частицы до нас просто не доберутся. Да и трудно объяснить, как наполнить излучением космический резервуар размерами в миллионы световых лет за счет таких редких взрывов.

Ну что ж, можно подвести итог. Как космические частицы могут ускоряться, объяснено хорошо, сложнее обстоит дело с их зарождением.

Попытаемся все же отыскать какие-нибудь необычные небесные объекты, способные производить необходимое количество космических частиц, а следовательно — и тот фон радиоуглерода, который образуется за счет этих космических гостей.

Но где отыскать эти объекты?

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.



Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: