Лоуренс Максвелл Краус - Таємниці походження всесвіту

переключився на фізику ще до вступу в магістратуру й емігрував до Сполучених Штатів, рятуючись від нацистів.

Фізик-віртуоз Бете був здатний виконувати детальні розрахунки для розв’язання широкого діапазону задач прямо на дошці, починаючи з лівого верхнього кутка й закінчуючи в правому нижньому майже без витирань. Бете сильно вплинув на Річарда Фейнмана, який захоплювався терплячим методичним підходом Бете до задач. Сам Фейнман часто перестрибував від початку задачі в самий кінець, а лише тоді проробляв проміжні кроки. Глибока формальна вправність Бете й блискучі інтуїтивні здогадки Фейнмана гарно поєднувалися під час їхньої спільної роботи над атомною бомбою в Лос-Аламосі. Вони ходили коридорами, і Фейнман голосно опонував терплячому, проте впертому Бете, тож їхні колеги називали їх «лінкором і торпедним катером».

Коли я був юним фізиком, Бете був легендою, адже навіть коли йому перейшло за дев’яносто, він і далі писав вагомі фізичні статті. Він також був радий поговорити про фізику з ким завгодно. Коли я читав гостьову лекцію в Корнелльському університеті, у якому Бете провів більшу частину своєї професійної кар’єри, для мене було величезною честю, коли він увійшов до мого кабінету поставити кілька запитань і слухав мене дуже уважно, наче я дійсно міг щось йому запропонувати.

Він також був фізично витривалим. Один із моїх товаришів-фізиків розповів мені про свою поїздку до Корнеллу. Одного вік-енду він вирішив дати волю амбіціям і подолати одну з численних крутих пішохідних трас в окрузі кампусу. Він був дуже гордий, що, фухаючи та хекаючи, зміг дістатися майже самої вершини, доки не угледів Бете, якому тоді було під дев’яносто, який весело крокував трасою з вершини.

Хоча я й без того завжди любив і поважав Бете, досліджуючи матеріали для цієї книги, я натрапив на ще два додаткові особисті зв’язки, які мене настільки потішили, що я не можу не згадати про них тут. По-перше, я виявив, що є в певному сенсі його інтелектуальним онуком, оскільки керівник моєї бакалаврської дипломної роботи з фізики М. К. Сундаресан був одним із його докторантів. По-друге, я виявив, що Бете, який не терпів гучних заяв про одержання фундаментальних результатів, зроблених за відсутності обґрунтованих мотивів чи доказів, якось, уже будучи постдоком, написав статтю-жарт, висміюючи статтю славетного фізика сера Артура Стенлі Еддінгтона, яку вважав безглуздою. Еддінгтон стверджував, що, використовуючи деякі фундаментальні принципи, «вивів» фундаментальну константу електромагнетизму, проте Бете правильно оцінив це твердження як ніщо інше, ніж помилкову нумерологію. Дізнавшись про це, я почав краще ставитися до статті-жарту, яку написав, будучи доцентом у Єлі, у відповідь на статтю, яку вважав негідною і яка була опублікована в шанованому фізичному журналі й претендувала на відкриття нової сили природи (що пізніше дійсно виявилося неправдою). У часи, коли свою статтю писав Бете, світ фізики сприймав себе дещо серйозніше, тож Бете з колегами були змушені приносити вибачення. На той час, коли свою статтю писав я, єдиним, хто відреагував негативно, був голова моєї кафедри, який хвилювався, що мій матеріал дійсно можуть опублікувати у «Physical Review».

Коли йому було трохи більше тридцяти, Бете вже мав репутацію майстерного фізика, чиє ім’я фігурувало в безлічі результатів – від формули Бете, яка описувала проходження заряджених частинок крізь матерію, до анзацу Бете – методу одержання точних розв’язків певних квантових задач у фізиці багатьох тіл. Низка оглядових статей, що їх він написав 1936 року у співавторстві, про становище галузі ядерної фізики, яка тоді лише зароджувалася, певний час мали беззаперечний авторитет і стали відомі як Біблія Бете (на відміну від традиційної Біблії, її передбачення можна було перевірити, і в міру розвитку наукового прогресу вона зрештою поступилася місцем іншим роботам).

1938 року Бете переконали відвідати конференцію, присвячену «генерації зоряної енергії», попри те, що на той час астрофізика не належала до його основних інтересів. Ще до кінця зібрання він розробив ядерний процес, за яким чотири окремі протони (ядра атомів водню) під дією слабкої взаємодії Фермі зрештою «зливаються» й формують ядро гелію, яке складається з двох протонів і двох нейтронів. У результаті цього синтезу утворюється майже в мільйон разів більше енергії на атом, ніж при спалюванні вугілля. Це дозволяє Сонцю існувати в мільйон разів довше, ніж могли допускати всі попередні оцінки, або 10 мільярдів років замість десяти тисяч. Пізніше Бете показав, що живленню Сонця сприяють інші ядерні реакції, зокрема послідовність, яка перетворює вуглець на азот і кисень – так званий CNO-цикл.

Так було розгадано таємницю Сонця – самого народження світла в нашій сонячній системі. 1967 року Бете здобув Нобелівську премію, а майже 40 років по тому експерименти з нейтрино, що надходять від Сонця, підтвердили його передбачення. Нейтрино були ключовими експериментально спостережуваними елементами, що вможливили це підтвердження. Це через те, що весь ланцюг починається з реакції, у якій зіштовхуються два протони, і за рахунок слабкої взаємодії один із них перетворюється на нейтрон, даючи їм змогу злитися в ядро важкого водню, який називається дейтерій, і випустити нейтрино й позитрон. Позитрон далі бере участь у взаємодіях усередині Сонця, а от нейтрино, які взаємодіють лише шляхом слабкої взаємодії, мандрують за межі Сонця, до Землі й далі.

Щосекунди щодня крізь ваше тіло проходить понад 400 000 мільярдів цих нейтрино. Сила їх взаємодії настільки слабка, що в середньому вони можуть пролетіти крізь десять тисяч світлових років суцільного свинцю, перш ніж почнуть із чимось взаємодіяти, тож більшість із них просто проходять крізь вас і крізь Землю, і ніхто цього не помічає. Але якби не слабка взаємодія, вони не утворювалися б, Сонце не світило б і жоден із нас не існував би, щоб цим перейматися.

Тож слабка взаємодія, попри свою надзвичайну слабкість, значною мірою відповідальна за наше існування. Це є однією з причин, чому, коли виявилося, що й взаємодія Фермі, розроблена для її опису, і нейтрино, уперше нею передбачені, суперечать здоровому глузду, фізики мали підвестися та взяти їх до уваги. А далі вони не мали іншого виходу, як змінити наші уявлення про саму реальність.

Частина 2 
Вихід