Сергей Язев - Лекции о Солнце

Тем не менее, эти альтернативные концепции в энциклопедиях и учебниках не упоминаются. Неужели дело в крайнем консерватизме официальной науки (в чем ее упрекают оппоненты), которая не допускает конкуренции и новых свежих идей?

Дело совсем не в том.

Выше уже говорилось, что научный метод строится на нескольких базовых принципах (подробнее об этом сказано в моей книге «Мифы минувшего века»).

Первый принцип называется принципом верификации . Его смысл состоит в следующем: любое научное утверждение должно быть доказано. Пока нет надежных доказательств, в утверждение еще не есть научная теория, а только гипотеза, которая может оказаться неверной.

Второй принцип, известный как принцип фальсификации , утверждает: любое научное утверждение должно быть проверяемым. Научная гипотеза должна обязательно выдвигаться в комплекте с предложениями, как можно эту гипотезу проверить. Эти предложения, как правило, выглядят таким образом: если гипотеза А верна, то должен наблюдаться эффект В .

Кроме того, новая научная гипотеза не должна противоречить уже известным, надежно доказанным данным. Она обязана включить в себя и их (возможно, объяснив по-новому)! Этот третий принцип обычно называют принципом логичности.

На самом деле научный метод основан не только на упомянутых принципах, но мы остановимся на этих, самых важных.

Может ли концепция термоядерного синтеза в недрах Солнца подтверждаться какими-то предсказаниями, сделанными в рамках этой концепции? Можем ли мы проверить эти предсказания на практике? Если прогнозы, основанные на проверяемой концепции, подтвердятся, мы получим мощный довод в пользу ее правильности.

Проверить на практике теорию термоядерного синтеза крайне сложно. Дело в том, что реакции текут в ядре Солнца, до которого нам не добраться! Эти реакции скрыты под гигантской толщей раскаленной плазмы. На первый взгляд, невозможно точно сказать, что именно разогревает Солнце изнутри – термоядерный синтез либо что-то иное, – например, множество маленьких человечков, которые сжигают какое-то топливо в печке.

Но оказывается, способ проверки существует. Давайте вспомним о нейтрино! Это частицы, которые практически не взаимодействуют с веществом и способны пройти сквозь всю толщу Солнца (или Земли), даже не заметив этого. Согласно теории термоядерного синтеза, любая звезда, в недрах которой идут термоядерные реакции, должна извергать громадное количество нейтрино. Изложенная в предыдущей лекции теория способна сказать, сколько частиц должно выходить из недр светила. Если нам известна общая светимость Солнца, мы можем рассчитать, сколько протонов в ядре светила должны ежесекундно вступать в реакцию, чтобы обеспечить известный выход энергии. Согласно теории, образование одного ядра атома гелия (альфа-частицы) сопровождается выходом двух нейтрино. Кроме того, теория предсказывает, какая именно энергия выделяется при этом процессе.

Соответствующие расчеты дают астрономическое число: при данной светимости, если теория термоядерного синтеза верна, в недрах Солнца должны производиться 10 38нейтрино в секунду! Эти частицы летят от Солнца во все стороны. Зная расстояние от Солнца до Земли, опять-таки нетрудно вычислить, какова должна быть плотность потока нейтрино на нашей планете. Здесь солнечных нейтрино на единицу площади, конечно, будет гораздо меньше, но все-таки очень много: расчеты показывают, что на каждый квадратный сантиметр на Земле каждую секунду должны падать 100 миллиардов нейтрино!

Это сильный вывод. Читатель, относящийся с доверием к теории термоядерного синтеза, должен смириться с тем, что сквозь каждый квадратный сантиметр поверхности его тела каждую секунду проносится порядка 100 миллиардов невидимых частиц! Ни люди, ни нейтрино этого не замечают: эти удивительные частицы, согласно теории, могут пролететь сквозь всю Землю, не взаимодействуя на своем пути ни с одним атомом, из которых состоит наша планета.

Но тогда, скажет читатель, это принципиально непроверяемый тезис! Если нейтрино не взаимодействует с веществом, то они не будут взаимодействовать и с нашими приборами, а значит, мы не сможем доказать, существуют ли вообще эти частицы и действительно ли они летят в таком гомерическом количестве из недр Солнца! Согласно принципу фальсификации, проверить это невозможно, следовательно, все рассуждения о нейтрино не относятся к разряду научных!

К счастью, это будет преждевременное утверждение. Нейтрино почтине взаимодействуют с веществом, но все-таки взаимодействуют. И та же самая теория подсказывает, что именно может произойти, если такое взаимодействие осуществится.

Метод был впервые предложен в 1946 году академиком Бруно Понтекорво (1913–1993) – итальянским физиком, с 1950 года работавшим в СССР. Это тот самый Понтекорво, о котором пел Владимир Семенович Высоцкий:

Метод Понтекорво был реализован спустя 11 лет Раймондом Девисом (1914–2006) в США, получившим за свои исследования Нобелевскую премию по физике в 2002 году. Оказывается, атомы хлора способны поглощать нейтрино с энергиями выше определенного предела, испуская при этом электрон и превращаясь в радиоактивные ядра изотопа аргона с периодом полураспада 35 дней.

В штате Южная Дакота Дэвис поставил первый в истории хлор-аргонный эксперимент. В шахте на глубине 1455 метров был установлен резервуар с жидким перхлорэтиленом – веществом, богатым хлором. 615 тонн вещества были спрятаны так глубоко, чтобы защититься от космических частиц высоких энергий, которые могли вызвать эффекты, такие же, как и ожидаемые от солнечных нейтрино. Почти полтора километра земной породы надежно защищали установку от проникновения любых частиц, кроме нейтрино. Нейтрино от Солнца должны были попадать в установку Дэвиса «снизу», пройдя сквозь всю Землю!

Чувствительность метода должна была стать абсолютно фантастической. Специально для этих экспериментов была введена специальная единица – SNU , или Solar Neutrino Unit . Один SNU соответствует потоку нейтрино, при котором в детекторе, содержащем 10 36(миллиард миллиардов миллиардов миллиардов) ядер атомов хлора-37 образуется одно ядро изотопа аргона-37 за секунду. Были разработаны специальные физико-химические методы извлечения отдельных ядер аргона из огромной массы хлора.

Теория предсказывала, что с учетом конкретной массы вещества в хлорном детекторе и небольшого фона, все-таки создаваемого космическими лучами (частицами несолнечного происхождения), изредка должны регистрироваться реакции поглощения солнечных нейтрино хлором, соответствующие примерно восьми SNU . На практике детектор Дэвиса регистрировал поток нейтрино, в среднем соответствовавший втрое меньшей величине – примерно 2,55 SNU (одна солнечная частица за два-три дня). Таковы итоги этого почти двадцатилетнего эксперимента.