Нил Тайсон - На службе у войны: негласный союз астрофизики и армии

II

В то время, как радиоволны оказались для человечества полезными во многих отношениях, как в бытовом, так и в космическом масштабе, гамма-лучи полезными обычно не считаются – скорее наоборот.

Гамма-излучение, занимающее высокоэнергетический конец электромагнитного спектра, было открыто в 1900 году как побочный продукт радиоактивности. К 1950-м сложилось представление, что гамма-лучи могут приходить на Землю из космического пространства, но зарегистрированы они были только в 1961 году короткоживущим детектором нового типа, установленным на борту запущенного NASA спутника Explorer XI.

Как и рентгеновские лучи, гамма-излучение трудно зарегистрировать – оно проходит сквозь обычные линзы и зеркала, и поэтому его нельзя сфокусировать, как мы фокусируем радиоволны и видимый свет. Что годится для операций с радиоволнами, микроволнами, инфракрасным, видимым и ультрафиолетовым излучением, не работает с рентгеновскими или гамма-лучами. Приемники в этих полосах спектра требуют применения новых принципов регистрации. Фотопленка тоже регистрирует только видимый и ультрафиолетовый свет; чтобы записать сигналы от объекта, излучающего на других длинах волн, требуются новые методы детектирования.

Приемник на борту «Эксплорера XI» представлял собой устройство, называемое сцинтиллятором. Оно отдаленно похоже на телескоп – примерно так же, как кит на паука. Сцинтиллятор – это небольшая пластина энергетически чувствительного материала (например, йодистого цезия), производящая слабые световые вспышки – или выбросы заряженных частиц – каждый раз, когда сквозь нее проходит гамма-излучение. Если эти вспышки усилить фотоумножителем, получится приемник гамма-лучей. Измеряя энергию выброшенных сцинтиллятором заряженных частиц, вы можете определить, какого рода излучение их породило. За четыре месяца полета «Эксплорера XI» его приемник занимался сбором данных на протяжении двадцати трех дней и отметил за это время целых двадцать два достоверных случая регистрации гамма-лучей.

Хоть мы называем «гамма-лучами» электромагнитное излучение с самыми короткими длинами волн (и самой высокой энергией), они занимают очень широкую полосу спектра. Кроме гамма-лучей во Вселенной есть и другие переносчики сверхвысоких энергий: например, так называемые космические лучи, состоящие не из квантов света, а из частиц. Но едва ли хоть какая-то часть ежедневной порции приходящих к Земле из глубин космоса гамма-лучей и космических лучей достигает поверхности нашей планеты. Атмосферный озон – трехатомная модификация молекулы кислорода – хорошо, хоть и не на 100 %, защищает нас от них, а заодно и от ультрафиолетового и рентгеновского излучения, имеющего солнечное или какое-либо иное космическое происхождение. Поэтому, чтобы надежно зарегистрировать гамма-лучи, требуются специализированные спутники на заатмосферных орбитах.

Как вы, возможно, уже подумали, высокоэнергетическое излучение должно порождаться высокоэнергетическими явлениями. Попытайтесь представить одновременную детонацию всех когда-либо изготовленных ядерных бомб: и существующих, и взорванных во время войны или в ходе испытаний, и тех, которые были демонтированы во имя мира. Представьте звезду, в сто раз более массивную, чем Солнце, коллапсирующую, обрушивающуюся внутрь себя в момент своей гибели. Или представьте раскинувшуюся в пространстве галактику, образовавшуюся в течение первого миллиарда лет существования нашей Вселенной, и колоссальную черную дыру, скрывающуюся в ее центре, заключающую в себе вещество многих миллиардов давно умерших звезд и непрерывно заглатывающую все, что находится в поле ее притяжения. Или подумайте об остатке взорвавшейся гигантской звезды – образовании столь плотном, что наперсток его весил бы сотню миллионов тонн, – вращающемся в далеком космосе с частотой в десятки тысяч оборотов в секунду и сливающемся с обычной звездой-компаньоном. Все эти яростно взаимодействующие конфигурации материи, эти события, происходящие с выделением сверхвысокой энергии, наблюдаются нами именно в сверхвысокоэнергетическом диапазоне – например, в виде внезапных, кратковременных, зачастую узконаправленных выбросов, всплесков гамма-излучения: взрывов астрономического масштаба. Одна такая вспышка может затмить своим блеском целую галактику – как будто энергия сотен миллиардов Солнц сконцентрировалась в несколько мгновений ослепительного сияния. Невероятно эффектно… и смертельно для того, кто окажется поблизости [304].

Гамма-всплески происходят где-то в дальней Вселенной в среднем раз в день. Относительно более слабые длятся меньше секунды: более редкие, сверхвысокоэнергетические – до нескольких минут. Источник этой невероятной энергии – сочетание гравитационных, вращательных, магнитных и термоядерных процессов. Объект, высвобождающий эту энергию, может быть сверхновой, килоновой, гиперновой, блазаром или квазаром. Эта энергия может порождаться веществом непосредственно перед его падением в черную дыру, а может и ядерным взрывом на Земле. Повторим: ядерным взрывом здесь, на Земле. Человеческий ум задумал, изобрел и привел в действие эквивалент одного из самых смертельных явлений природы.

Мы все еще до конца не понимаем, каков механизм возникновения космических гамма-всплесков. Но еще до того, как астрофизики впервые узнали о существовании космического гамма-излучения, все – как ученые, так и политики – уже были уверены, что на Земле оно появится там и тогда, где и когда будет взорвана термоядерная бомба [305]. Неважно, будет этот взрыв испытанием или боевой атакой, так же как не имеет значения, будет он произведен в пустыне, в центре острова Манхэттен или на Луне, – он будет сопровождаться выбросом смертоносных гамма-лучей. И не успела окончиться вторая глобальная война XX века, как проектирование опустошительного, всеуничтожающего оружия пошло полным ходом, рождая ужас и взаимное недоверие как среди его непосредственных разработчиков, так и среди свидетелей этого процесса. Сам Эйнштейн, прекрасно осведомленный о появившемся в мире новейшем средстве всеобщего уничтожения, сказал в 1949 году в интервью для журнала «Либеральный иудаизм»: «Не знаю, каким оружием будут сражаться в Третьей мировой войне, но в Четвертой драться будут камнями и дубинками».

Перед лицом быстрого нарастания арсенала разрушительных средств, все более опасаясь долговременных последствий радиоактивного заражения, министры иностранных дел Советского Союза, Соединенных Штатов и Великобритании в начале августа 1963 года подписали Договор о частичном запрещении испытаний ядерного оружия. Слово «частичный» в данном случае оставляло открытой возможность подземных ядерных испытаний. Два месяца спустя, после того как Сенат США ратифицировал Соглашение, президент Кеннеди подписал его, и 10 октября оно обрело силу закона.