Первооткрыватели. 100 научных сказок

– Нет, поляризацию вакуума. Если поместить какой-нибудь металлический шар в сильное электрическое поле, то под его действием электроны сбегутся на один край шара и на нём возникнет отрицательный заряд. При этом на другой части шара возникает дефицит электронов – положительный заряд. Возникновение таких зарядов на теле под воздействием электрического поля называют поляризацией.

– Это поляризация металлического шара, – отметил внимательный Андрей. – Но в вакууме ничего нет, это пустота. Что там поляризуется?

– Сам вакуум. С точки зрения современной физики, вакуум – не пустота, а поверхность невидимого энергетического моря, под которой дельфинами плавают различные элементарные частицы – электроны, протоны, нейтроны и другие. От обычных частиц они отличаются тем, что их энергия гораздо меньше. Они плавают в глубине энергетического моря Дирака и поэтому не обладают степенью реальности обычных электронов и протонов. Таких глубинных обитателей моря Дирака учёные стали называть «виртуальными» частицами.

– Как виртуальная реальность в компьютерах? – спросил Андрей.

– Да, в обоих случаях термин «виртуальность» означает значительное отличие от реальности. Это море невидимых элементарных частиц называют морем Дирака, по имени его первооткрывателя. Море Дирака хранит много чудес. Исследуя его, учёные поняли, откуда в ускорителях при столкновении двух протонов берётся множество других частиц: сталкивающиеся частицы сообщают обитателям моря Дирака столько энергии, что виртуальные «рыбы» энергетического моря выпрыгивают в мир реальных частиц.

– А без ускорителя можно увидеть поляризацию вакуума?

– Если взять два мощных лазера с очень короткой длиной волны излучения (их называют гразера-ми) и скрестить лучи гразеров в космическом вакууме, на их пересечении вакуум заискрится: из моря Дирака будут выбиваться па́ры электронов и позитронов, которые по отношению друг к другу являются античастицами.

– А, соединяясь, античастицы аннигилируют и рождают вспышку! – поспешил поделиться своими знаниями Андрей.

– Верно, именно поэтому вакуум в зоне пересечения лучей двух лазеров будет светиться – рождённые пары частиц снова будут исчезать, но уже разбрасывая кванты света во все стороны. Когда Стивен Хокинг сумел рассчитать поляризацию вакуума не в поле лазерных лучей, а в сильном гравитационном поле чёрной дыры, он с удивлением обнаружил, что дыра будет испаряться из-за поляризации вакуума!

Многочисленные пары частиц и античастиц возникают у самой поверхности Шварцшильда. И хотя они не пересекают её, но так взаимодействуют с чёрной дырой, что масса последней уменьшается, а наружу – к внешнему наблюдателю – идёт поток квантов света и элементарных частиц, рождённых у самой поверхности чёрной дыры.

– Значит, чёрная дыра, которая может появиться на месте нашего Солнца, будет ярко светиться и скоро исчезнет?

– Такие массивные чёрные дыры светятся очень слабо и незначительно меняют свою массу. Но если представить себе очень маленькую чёрную дыру с массой песчинки, то она будет светиться очень ярко, а в последний момент исчезнет, породив мощную вспышку.

Учёные пытаются найти такие вспышки излучения Хокинга от мини-дыр, но пока безуспешно. Когда в начале XXI века физики запускали новый ускоритель – Большой адронный коллайдер – газеты и телевидение наполнились предсказаниями о рождении чёрной дыры, которая засосет всю Землю. Далекие от физики люди не понимали, что, даже если микроскопическая чёрная дыра и сможет родиться при столкновении двух протонов, она почти мгновенно испарится, как любая короткоживущая элементарная частица.

– То есть Хокинг сделал открытие на бумаге, а в реальности найти его излучение не могут? – спросил Андрей.

– Да. Пока мы слабо знаем физику пространства-времени возле сингулярностей. Может, всё вещество нашей Вселенной возникло в ходе поляризации вакуума и таких вспышек чёрных дыр?

– Какие волшебные эти чёрные дыры! – восторженно воскликнула Галатея. – Они останавливают время, вылавливают частицы из моря Дирака, да ещё и взрываются! – Не говоря о том, что мы сейчас вращаемся вокруг чёрной дыры, которая сидит в центре нашего Млечного Пути! – напомнил Андрей.

– А давайте построим корабль, который может плыть по морю Дирака! – предложила Галатея.

Никки с удивлением посмотрела на маленькую девочку.

– Эта идея настолько фантастическая, что я не удивлюсь, если когда-нибудь она осуществится.