Беседы об атомном ядре

Естественными источниками обнаруженного радиоизлучения могли быть лишь совсем крохотные в астрономических масштабах сверхплотные тела. И поскольку современная наука не отвергала этой возможности, профессор Э. Хьюиш вскоре предположил, что пульсирующее излучение, вероятно, принадлежит небольшим звездам — «белым горошинам», как он их называл. На вопрос журналиста: «А что лучше, профессор?» («зеленые человечки» или «горошины». — Авт.) — Э. Хьюиш твердо ответил: «Горошины, дорогой мой, горошины. Мне лично овощи никогда не вредили».

В феврале 1968 года, то есть спустя полгода после первой регистрации космических сигналов, в английском журнале «Природа» появилась статья, из которой мир впервые узнал об открытии необычных, пульсирующих космических объектов — пульсаров.

Среди физиков, астрономов и астрофизиков с небывалой силой разгорелись дискуссии на тему, что такое пульсары. Некоторые ученые, видимо, не без влияния со стороны научной фантастики (редкий пример прямого влияния искусства на науку), продолжали серьезно настаивать на искусственном происхождении зарегистрированных радиоимпульсов. Такое предположение освобождало теоретиков от необходимости думать и искать более простое объяснение. «Я думаю, что идея о внеземных цивилизациях в данном случае заслуживает самого серьезного внимания только в связи с наступлением периода летних отпусков» — так начал свое короткое выступление на ежемесячной научной сессии АН СССР, происходившей в мае 1968 года, академик В. Гинзбург.

Пока эксперимент не определил еще достаточно жестких рамок для теоретических рассуждений, споры были особенно горячими. «Я сам теоретик, — сказал В. Гинзбург, — и знаю, что о теории можно говорить долго, особенно если об объекте толком ничего не известно».

Но по мере накопления экспериментального материала об источниках радиоизлучения переменной интенсивности шансы одной из гипотез возросли настолько, что пульсары были наконец безоговорочно признаны быстро вращающимися маленькими, но сверхплотными нейтронными звездами. Подобно световому лучу вращающегося маяка, радиолуч от активной области на поверхности нейтронной звезды периодически становился доступным для наблюдения на Земле.

С того самого времени, как была открыта элементарная частица — нейтрон, возникла идея и о существовании нейтронных звезд, крошечных сверхплотных остатков бывших космических гигантов. Эта гипотеза затрагивала и проблему эволюции звезд, и проблему эволюции ядерной материи.

В микромире судьбу атомных ядер решают в основном ядерные и электромагнитные силы. И лишь изредка заметную роль играет слабое взаимодействие… А что управляет веществом нейтронной звезды, которая при радиусе от 10 до 20 километров имеет массу, сравнимую с массой Солнца?

Над массивными космическими телами постоянно нависает угроза гравитационного сжатия. Им удается сохранить себя в состоянии обычного вещества до тех пор, пока в их недрах непрерывно выделяется энергия, которая изнутри компенсирует силу тяжести. Но когда эта энергия иссякает и звезда не может больше бороться с силой тяжести, ее вещество превращается в густое нейтронное «тесто». И тогда звезда становится столь же чудовищно плотной, что и атомное ядро.

Наиболее тяжелое из известных ядер содержит несколько сот частиц. Если из такого «снежка» скатать огромный ядерный ком, содержащий не меньше 10⁵⁶ нуклонов, то получится нейтронная звезда.

Загадочное космическое тело, так напугавшее своими сигналами ученых, — это всего-навсего гигантское атомное ядро, ядро, в котором гравитационная энергия, приходящаяся на один нуклон, такая же по величине, что и ядерная.

В этих условиях (условиях чудовищного давления) протоны превращаются в нейтроны насильственным подсоединением к ним электронов. И нейтронное вещество с небольшой примесью протонов и электронов, управляемое гравитационными и ядерными силами, начинает новую жизнь в качестве пульсара.

— Наверное, если задаться целью получить капельку нейтронного вещества, достаточно убрать из ядра протоны, и оно станет сверхпрочным, потому что в нем останутся одни нейтроны, которые не будут расталкиваться, так как не имеют электрических зарядов.

— Да, отталкивание исчезнет, а вместе с ним исчезнут и условия, необходимые для существования связанной системы нуклонов. Без протонов, оказывается, нейтроны не могут образовать не только сверхпрочного ядра, но даже обычного.