Юный техник, 2006 № 08 - Журнал «Юный техник»

Так, у окаменевших кораллов, живших в океане 400 млн. лет назад, ученые обнаружили структуры, которые они назвали «суточными кольцами». Причем на каждый год их, таких колец, приходится 395. Поскольку же продолжительность года — периода, за который Земля совершает один оборот вокруг Солнца, — с тех пор, по-видимому, не изменилась, то следует сделать вывод, что в то время в сутках было только 22 часа. А так как «лунный тормоз» действует постоянно, то длительность суток будет по-прежнему несколько возрастать. И через многие миллиарды лет, очевидно, наступит момент, когда больше не будет наблюдаться разногласия между вращением Земли и приливными горбами. Тогда Земля окажется постоянно обращенной к Луне одной и той же стороной. С освещаемой Солнцем стороны Земли горячие воздушные массы будут с постоянно высокой скоростью двигаться к ее холодной ночной стороне. В итоге на земном шаре будут беспрерывно бушевать пылевые и песчаные бури.

ВЕСТИ ИЗ ЛАБОРАТОРИЙ

Про ластик и… Вселенную

Присмотритесь к ручке или ластику на своем письменном столе. Казалось бы, что может быть обыденнее?..

Но в электронный микроскоп видно, что он представляет собой сообщество молекул. А с помощью еще более тонких физических методов можно убедиться, что молекулы состоят из атомов, а те, в свою очередь, из еще более мелких частиц. Но почему, собственно, частиц? Почему мы не ставим перед этим словом приставку «анти»?

Вопрос этот издавна требует ответа.

Где Зеркало с Зазеркальем

Еще в начале прошлого века теоретики выдвинули концепцию: Вселенная родилась в результате так называемого Большого взрыва. То есть, говоря иначе, в некоем месте примерно 14 млрд. лет тому назад взорвалось нечто. Откуда оно взялось, если раньше там не было ничего, почему оно взорвалось — неизвестно.

Много непонятного и в дальнейшем развитии событий. После того как взрыв произошел, по идее должно было образоваться примерно одинаковое количество частиц и античастиц. Природа ведь любит равновесие.

Если есть левозакрученные молекулы, то обязательно существуют и те, что закручены вправо. Если бросать монетку, то рано или поздно можно убедиться, что «орел» и «решка» выпадают примерно поровну…

Однако из экспериментов на ускорителях известно, что частицы и античастицы при взаимном сближении вступают в реакцию аннигиляции, то есть взаимно уничтожаются, а вся их масса преобразуется в энергию излучения. И будь во Вселенной с самого начала поровну частиц и античастиц, вся Вселенная, не успев родиться, сразу бы исчезла.

На практике, впрочем, частиц материи оказалось почему-то больше, чем антиматерии. Причем настолько, что их хватило на образование галактик, звезд, планет и вообще всего, что наблюдается в окружающем нас мире.

Это, конечно, замечательно. И все же непонятно, почему одному виду материи было отдано столь явное предпочтение.

Теоретики нашли выход из этого парадокса, предположив, что, кроме нашего мира, где-то во Вселенной, словно в противовес ему, существует еще один, симметрично-зазеркальный, где место частиц нанимают античастицы, вместо правой стороны предпочтение отдается левой…

В 50-е годы прошлого столетия эксперименты на ускорителе дали косвенные подтверждения этого предположения.

«Почтальон» с той стороны?

Казалось бы, на том можно и успокоиться. Однако физиков, словно Алису из известной сказки, занимал вопрос: «Можно ли проникнуть в Зазеркалье?» Или, говоря иначе, сообщается ли «тот» мир с «этим»?

Алиса, как известно, попала в Зазеркалье просто: шагнула в зеркало. У физиков такой возможности нет. Более того, возможно, границы не существует вовсе. В ходе лабораторных экспериментов им удалось обнаружить частицы, с огромной частотой превращающиеся в свои собственные антиподы и возвращающиеся в прежнее состояние.

Речь идет о Bs-мезонах — представителях класса частиц, участвующих в так называемых сильных взаимодействиях. Поначалу думали, что это, возможно, ошибка эксперимента. И для проверки первоначальных результатов был затеян международный эксперимент DZero, объединивший 700 физиков из 90 институтов в десятках стран мира. И вот весной 2006 года выяснилось: Bs-мезон действительно переходит из состояния материи в антиматерию с частотой более 20 триллионов раз в секунду.

Впрочем, достоверность полученных результатов оценивается лишь в 90 %. Для полноценного же научного открытия достоверность результата должна составлять, по крайней мере, 99,99995 %. Поэтому на ускорителе «Теватрон» в США планируется провести вскоре дополнительные исследования.

Стабильностью и не пахнет?..

Пока экспериментаторы готовятся к продолжению опытов, теоретики ломают себе головы, пытаясь объяснить полученные результаты. Ведь они противоречат многим нынешним теоретическим моделям, могут повлиять на представления об окружающем нас мире.

Вспомним о том же ластике, упомянутом в начале статьи. На первый взгляд он весьма стабилен и покоится на достаточно твердом столе. Однако на самом деле, как уже говорилось, и ластик, и стол состоят из молекул. А те из атомов, составляющих кристаллическую решетку твердого тела. Причем решетка только так называется; на самом деле никакого переплетения прутьев нет, а сами атомы непрерывно колеблются в результате тепловых флуктуаций.

А что происходит внутри атома? Вокруг ядра снуют по своим орбитам электроны. Да и внутри его не так уж спокойно; иногда ядра могут самопроизвольно раскалываться…

В общем, мир наш и так был далек от стабильности. А теперь еще выясняется, что некоторые (а может, и все?) его частицы еще имеют возможность с огромной частотой превращаться в свои антиподы и возвращаться в исходное состояние. Так что «покой нам только снится»…

Причем по мере углубления наших знаний о микромире его относительная нестабильность только увеличивается. Скажем, в начале XX века устройство того же атома представляли аналогичным Солнечной системе: вокруг ядра-светила вращались по своим орбитам электроны-планеты. Затем выяснилось, что электроны уподоблять микро-планетам нельзя. Во-первых, потому, что их вещество и энергия «размазаны» сразу по всей орбите и не могут быть, согласно принципу неопределенности, определены однозначно. Во-вторых, сами электроны представляют собой, согласно принципу дуализма, то ли частицы, то ли волны…

А дальше — еще сложней. В конце XX века возник вопрос о том, верно ли мы понимаем строение всей Вселенной. В ней вдруг обнаружились скрытые материя и энергия, да еще в каком количестве? На них, говорят, приходится около 95 % всей массы окружающего нас мира! Да и сами планетные системы, звездные галактики, похоже, как и ластик на столе, стабильны лишь на первый взгляд…

Конечна или бесконечна?

И дело не только в том, что во Вселенной все время происходят какие-то процессы: сталкиваются галактики, взрываются сверхновые, черные дыры поглощают материю и энергию, а квазары, напротив, ее исторгают…

Космологи задались еще и вопросом, конечен или бесконечен в пространстве наш мир. Новый всплеск споров на эту тему породили данные, полученные космическим зондом «Уилкинсон». Он фиксирует флуктуации температуры — своего рода рябь (отклонения от среднего уровня) на поверхности «океана» реликтового микроволнового излучения, заполняющего Вселенную с момента Большого взрыва.

Другими словами, реликтовое излучение — это своеобразное «эхо» Большого взрыва. Причем, как показывает теория, если Вселенная бесконечна, то флуктуации должны иметь не ограниченные по своим масштабам размеры — от самых мельчайших до самых огромных. Однако, как показывают замеры космического зонда, в действительности наблюдается некое ограничение флуктуаций, что свидетельствует о конечности размеров Вселенной.

Так что, по мнению американского астрофизика Дж. Уикса, Вселенная имеет не слишком большие размеры, но вводит ученых в заблуждение относительно ее масштабов и возраста. В ней существуют, например, некие пространственно-гравитационные эффекты, позволяющие нам видеть, словно в поставленных друг напротив друга зеркалах, многократно отраженные изображения одних и тех же галактик.

Мудрецы в одном тазу

Кстати, впервые о том, что наша Вселенная представляет собой некий ограниченный объем, заговорил еще в 20-е годы прошлого века петербургский теоретик Александр Фридман. А в 70-е годы XX века наш математик А. Марков показал, что подобные миры-сферы — ученый в честь Фридмана назвал их фридмонами — вполне могут существовать па самом деле. Причем снаружи фридмон может выглядеть маленьким, словно атом, а изнутри — огромным, как наша Вселенная.