Журнал Наука и Техника (НиТ) - «Наука и Техника» [журнал для перспективной молодежи], 2007 № 01 (8)

Сан-Франциско 18 апреля 1906 г.

В 2005 году по инициативе американского военного ведомства был дан старт научно-исследовательским и опытно-конструкторским работам (НИОКР) в рамках программы Robust Nuclear Earth Penetrator (RNEP), что примерно можно перевести с английского языка как “прочное ядерное устройство для проникновения сквозь земную поверхность”.

В проекте военного бюджета на 2006 год на НИОКР по программе RNEP было выделено 4.5 млн. долларов. Еще 4 млн. долларов было отпущено на эти цели по линии министерства энергетики США. А в 2007 финансовом году администрация Буша намерена выделить на разработку подземных ядерных “пенетраторов” в общей сложности еще 14 млн. долларов.

По оценкам американской разведки, сегодня во всем мире имеется около 100 потенциальных стратегических целей для создаваемых по программе RNEP ядерных боезарядов. При этом подавляющее большинство из них находятся на глубинах не более 250 метров от земной поверхности. Но ряд объектов расположен на глубине 500–700 метров. Хотя, по расчетам, ядерные “пенетраторы” будут способны пробить до 100 метров глинистого грунта и до 12 метров скального грунта средней прочности, они в любом случае уничтожат подземные цели за счет своей несравнимой с обычными фугасными боеприпасами мощности. Для того, чтобы максимально исключить радиоактивное заражение поверхности земли и воздействие радиации на местное население, ядерный боеприпас мощностью 300 кт должен быть подорван на глубине не менее 800 метров.

Из всего вышесказанного следует многозначительный вывод — тектоническое оружие — это оружие единственного и «последнего» удара. И человек вряд ли решится на его полноценное применение. Хотя испытание его на каких-нибудь очередных «странах-изгоях» (особенно — богатых углеводородами!) можно будет ожидать в ближайшем будущем.

М. Сажин, В. Шульга

Теоретическая физика предлагает нам в очередной раз круто изменить представления о мире. Элементарные частицы оказались колебаниями неких микроскопических суперструн, вибрирующих в шестимерном пространстве. А в нашей Вселенной кроме звезд, планет, пылевых и газовых туманностей обнаружились другие, тоже совершенно невероятные объекты — космические струны. Они тянутся через всю Вселенную от одного ее горизонта до другого, скручиваются, рвутся и сворачиваются в кольца, выделяя громадное количество энергии.

Со времен Альберта Эйнштейна одной из основных задач физики стало объединение всех физических взаимодействий, поиск единой теории поля. Существуют четыре основных взаимодействия: электромагнитное, слабое, сильное или ядерное, и самое универсальное — гравитационное. У каждого взаимодействия есть свои переносчики — заряды и частицы. У электромагнитных сил — это положительные и отрицательные электрические заряды (протон и электрон) и частицы, переносящие электромагнитные взаимодействия, — фотоны. Слабое взаимодействие переносят так называемые бозоны, открытые только десять лет назад. Переносчики сильного взаимодействия — кварки и глюоны. Гравитационное взаимодействие стоит особняком — это проявление кривизны пространства-времени.

Эйнштейн работал над объединением всех физических взаимодействий более тридцати лет, но положительного результата так и не достиг. Только в 70-е годы нашего столетия после накопления большого количества экспериментальных данных, после осознания роли идей симметрии в современной физике С. Вайнберг и А. Салам сумели объединить электромагнитные и слабые взаимодействия, создав теорию электрослабых взаимодействий. За эту работу исследователи совместно с Ш. Глэшоу (который теорию расширил) были удостоены Нобелевской премии по физике 1979 года.

Многое в теории электрослабых взаимодействий было странным. Уравнения поля имели непривычный вид, а массы некоторых элементарных частиц оказались непостоянными величинами. Они появлялись в результате действия так называемого динамического механизма возникновения масс при фазовом переходе между различными состояниями физического вакуума. Физический вакуум — не просто “пустое место”, где отсутствуют частицы, атомы или молекулы. Структура вакуума пока неизвестна, ясно только, что он представляет собой наинизшее энергетическое состояние материальных полей с чрезвычайно важными свойствами, которые проявляются в реальных физических процессах. Если, например, этим полям сообщить очень большую энергию, произойдет фазовый переход материи из ненаблюдаемого, “вакуумного” состояния в реальное. Как бы “из ничего” появятся частицы, имеющие массу. На гипотезах о возможных переходах между различными состояниями вакуума и понятиях симметрии основана идея единой теории поля.

Проверить эту теорию в лаборатории удастся, когда энергия ускорителей достигнет 10 16ГэВ на одну частицу. Произойдет это не скоро: сегодня она пока не превышает 10 4ГэВ, и строительство даже таких “маломощных” ускорителей — мероприятие чрезвычайно дорогостоящее даже для всего мирового научного сообщества. Однако энергии порядка 10 16ГэВ и даже гораздо выше были в ранней Вселенной, которую физики часто называют “ускорителем бедного человека”: изучение физических взаимодействий в ней позволяет проникнуть в недоступные нам области энергий.

А. Салам, С.Вайнберги Ш. Глэшоу— лауреаты Нобелевской премии по физике 1979 года.

Утверждение может показаться странным: как можно исследовать то, что происходило десятки миллиардов лет назад? И тем не менее такие “машины времени” существуют — это современные мощные телескопы, позволяющие изучать объекты на самой границе видимой части Вселенной. Свет от них идет к нам 15–20 миллиардов лет, мы сегодня видим их такими, какими они были именно в ранней Вселенной.

Теория объединения электромагнитных, слабых и сильных взаимодействий предсказала, что в природе есть большое количество частиц, никогда не наблюдавшихся экспериментально. Это не удивительно, если учесть, какие невообразимые энергии нужны для их рождения во взаимодействиях привычных нам частиц. Другими словами, для наблюдений за их проявлениями опять необходимо обращать свой взор на раннюю Вселенную.

Некоторые такие частицы нельзя даже назвать частицами в привычном нам смысле слова. Это одномерные объекты с поперечным размером около 10 -37см (значительно меньше атомного ядра — 10 -13см) и длиной порядка диаметра нашей Вселенной — 40 миллиардов световых лет (10 28см). Академик Я. Б. Зельдович, предсказавший существование таких объектов, дал им красивое название — космические струны, поскольку они действительно должны напоминать струны гитары.