На думку американського астрофізика Ендрю Ґулда, різницю мас тритію та гелію-3 можна вважати одним із тих параметрів, мінімальна зміна яких робить розвиток розумного життя у Всесвіті малоймовірним
Американський астрофізик Ендрю Ґулд (Andrew Gould) з показав, що різницю мас тритію — важкого радіоактивного ізотопу водню — та гелію-3 можна розглядати як один із ключових елементів «» Всесвіту.
Під «тонким налаштуванням», пояснимо, розуміють приведення фізичних сталих до їхніх нинішніх значень. Як свідчать розрахунки, мінімальна зміна деяких сталих робить розвиток розумного життя у Всесвіті малоймовірним. Саме це й викликає інтерес: незрозуміло, чому сталі набули прийнятних для нас значень.
Слід зазначити, що жодної усталеної теорії «тонкого налаштування» Всесвіту не існує. Деякі вчені, наприклад, узагалі не вважають реальною цю проблему на межі фізики та філософії. Сперечатися з ними надзвичайно складно: справді, будь-який параметр, здатний вплинути на розвиток життя, можна оголосити нефундаментальним, і тоді його числове значення втратить будь-яку вагу. Іншими словами, його значення — набір цифр, що здається нам беззмістовним, а отже, «налаштованим», — можна подати як похідну від певної сталої нової моделі, яка лежатиме в основі наявних. Ніщо не заважає сказати, що вільних параметрів у такій моделі буде мало, а проблема «тонкого налаштування» стане неактуальною.
Як приклад пан Ґулд пропонує розглянути різницю мас нейтрона (939,565 МеВ) та протона (938,272 МеВ) ΔМ, що дорівнює 1,293 МеВ. Якби вона стала нульовою, а всі інші сталі, як-от маса електрона, зберегли попередні значення, то Всесвіт позбувся б водню (залишилися б лише невеликі запаси дейтерію та тритію, утворених під час нуклеосинтезу у Великому вибуху). Унаслідок цього про горіння водню в зорях, про воду й органічну хімію довелося б забути.
| Різні всесвіти у складі мультивсесвіту (ілюстрація Julian Baum). |
Оскільки шанси на розвиток життя в таких умовах украй малі, можна заявити, що ΔМ має сліди «тонкого налаштування». Однак значення ΔМ, як неважко з’ясувати, визначається різницею мас та кварків, що входять до складу протонів і нейтронів, а ці маси своєю чергою входять як вільні параметри до Стандартної моделі фізики частинок і космології. На цьому ланцюг міркувань і обривається, адже саму Стандартну модель багато хто вважає штучною надбудовою над поки не розробленою фундаментальною теорією, у якій маси кварків знайдуть пояснення.
Навіть якщо прийняти існування проблеми «тонкого налаштування» як даність, оцінити її справжній масштаб практично неможливо. По-перше, для цього потрібен опис умов, що допускають розвиток життя, а ми поки не визначилися навіть із тим, що потрібно для еволюції земного життя. По-друге, складність моделювання змушує вчених шукати такі параметри (або їхні комбінації), зміна яких гарантовано ускладнить розвиток життя, а набори сталих, значення яких цілком нешкідливі окремо, проте потенційно небезпечні в поєднанні, не досліджуються. По-третє, нерозв’язаним залишається про те, чи змінюються сталі в космологічних масштабах часу й простору. Якщо їхні значення справді варіюються, ми можемо припустити, що Земля просто опинилася в потрібній частині Всесвіту в потрібний час. Інакше доведеться або погодитися, що нам неймовірно пощастило, або звернутися до теорії (допустити існування багатьох всесвітів із різними наборами сталих), або повірити в Бога.
Усі ці міркування наведено з однією метою — показати, що охарактеризований паном Ґулдом параметр узагалі може не мати жодного фізичного змісту. Хоча інтервал допустимих значень ΔМ1, різниці мас тритію (3Н) і гелію-3 (3Не), вузький, ніхто не береться стверджувати, що вона справді стосується проблеми «тонкого налаштування».
На відміну від ΔМ, різниця мас тритію та гелію-3, також пов’язана з різницею мас верхнього й нижнього кварків, вимірюється в кілоелектронвольтах і чисельно дорівнює 18,6 кеВ. В атомних одиницях маси це становить 2•10–5, тоді як маси 3Не та 3Н перевищують 3 а. о. м. Зміна ΔМ1, яку обговорює у своїй роботі американський фізик, також невелика: автор зменшує обраний параметр лише на ≈37 кеВ.
Після Великого вибуху в альтернативному всесвіті, де тритій за масою не перевищує гелій-3, а поступається йому, 3Н не розпадатиметься з утворенням 3Не, але й зворотний процес також буде енергетично заборонений. Через певний час ядра 3Не почнуть захоплювати електрони, і на початок формування зір цей всесвіт відрізнятиметься від нашого лише тим, що весь гелій-3 буде замінений тритієм. Однак сам процес утворення світил істотно зміниться: оскільки перетворення тритію на гелій-4 відбувається приблизно за тієї самої температури, що й перетворення дейтерію на гелій-3, традиційну фазу спалювання дейтерію на початковому (до виходу на ) етапі еволюції зорі доведеться перевизначити, назвавши її спалюванням дейтерію та тритію.
Тривалість такого процесу в 4–8 разів перевищуватиме тривалість звичайного спалювання дейтерію. Істотно збільшиться й енерговиділення, а це, згідно з розрахунками пана Ґулда, має вплинути на протопланетний диск, що формується. У підсумку незначна зміна ΔМ1 вплине й на зародження планет, створюючи реальну загрозу для розвитку життя.
Підготовлено за матеріалами .
Лише зареєстровані користувачі можуть залишати коментарі. Увійдіть або зареєструйтеся.
Коментарі (0):