Фантастические идеи о веществе

Прежде чем продолжать, я не могу отказать себе в удовольствии высказать парочку довольно фантастических идей. Предположим, что Be8, ядро, состоящее из двух а-частиц, оказалось бы умеренно стабильным, с энергией связи, например, 106 эв. Как это сказалось бы на астрофизических явлениях? Тогда гелий был бы чрезвычайно неустойчивым ядерным горючим. Начало сгорания гелия в гигантах — так называемая гелиевая вспышка — было бы таким, что все гиганты были бы уничтожены мощными взрывами. Взрывающихся звезд, сверхновых, было бы гораздо больше, чем наблюдается в действительности.

На фото XX мы видим хорошо известную Крабовидную туманность, которая может быть остатком от взрыва звезды. Можно быть вполне уверенным, что этот взрыв произошел не в момент начала сгорания гелия, а на более поздних этапах звездной эволюции, к которым я сейчас перейду. Я хочу лишь сказать, что если бы ядро Be8 было стабильным, то объекты, подобные изображенному на фото XX, были бы гораздо более распространенными. Возможно, что тогда в эволюции звезды больше ничего не происходило бы и ее ядерное развитие ограничивалось бы сгоранием гелия. Тогда углерод был бы гораздо более распространенным элементом, чем он является в действительности.

Но кроме того, что нарушилось бы существующее распределение химических элементов, произошли бы и другие изменения. Например, в веществе, которое пошло на образование планет нашей солнечной системы, был бы большой избыток углерода. Весьма вероятно, что во внутренних областях, близ того места, где сейчас находится планета Меркурий, сконденсировалась бы массивная планета, состоящая главным образом из графита.

Соотношение между элементами углеродом и кислородом имеет решающее значение не только для химии живых организмов, но и для распределения планет. Если бы углерод был более распространен, чем кислород, то, я думаю, неизбежно ближе всего к Солнцу находилась бы большая планета из графита. Соотношение между углеродом и кислородом зависит не только от свойств Be8, но и от тонких деталей в системе уровней энергии ядер С12 и О16. Эти системы представлены на рис. 26 и 27. Заметьте, что у С12 есть уровень, расположенный чуть выше энергии, соответствующей сумме масс покоя Be8 и а-частицы. Это означает, что С12 может образовываться в ходе «резонансной реакции», и это его свойство ускоряет выгорание гелия, частично компенсируя неустойчивость Be8.

При сочетании этого резонанса с неустойчивостью Be8 создается компромиссное положение. Будь ядра Be8 стабильными, реакция выгорания гелия была бы столь мощной, что звездная эволюция, а следовательно, и нуклеосинтез происходили бы в более ограниченных пределах и результаты были бы менее интересными. Не будь у ядра С12 благоприятно расположенного резонансного уровня, скорость образования углерода была бы столь низка, что в мире существовало бы очень мало углерода; возникла бы ситуация,

прямо противоположная графитной планете. Обратимся, наконец, к ядру О16. Если бы у него имелся подобный же благоприятно расположенный резонансный уровень, то превращение С12 в О16 при добавлении а-частицы настолько ускорилось бы, что в мире опять оказалось бы мало углерода. При изучении системы уровней О16 мы обнаруживаем, что уровень, очень близкий к энергии суммы масс покоя С12 и а-частицы, на самом деле существует, но, к счастью, он расположен ниже, так что в действительности резонанс никогда не сможет произойти. Я сказал — к счастью, ибо если бы в мире было мало углерода по сравнению с кислородом, то жизнь, вероятно, никогда бы не смогла появиться.

Image

Вывод из всех этих замечаний состоит в том, что дальнейшее развитие звезд, приводящее к синтезу еще более сложных ядер, и приблизительно равное соотношение между углеродом и кислородом зависят от трех, по-видимому, более или менее случайных обстоятельств: неустойчивости ядра Be8, наличия у ядра С2 резонансного уровня точно на нужном месте и расположения потенциально опасного резонансного уровня ядра О16 при энергии чуть ниже пороговой.

Image 

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Все о космосе
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: