Чтение онлайн

Исследования космических лучей с помощью приборов, установленных на советских искусственных спутниках и ракетах, стали популярны во всём мире. Популярным стало и имя Лидии Васильевны Курносовой.

…Мадрид. Лидию Васильевну Курносову, советского делегата, приветствует Всемирный конгресс астронавтов. Тут ей вручают «паспорт-билет» на Луну — эту игрушку для взрослых, которую придумали учредители съезда, предвосхищая события.

…Париж. Французы организуют конференцию в память своей соотечественницы Ирэн Кюри, заглянувшей в глубь материи. Они бурно рукоплещут делегату России Курносовой, отдавая дань уважения советской женщине — физику.

…Брюссель. Люди, съехавшиеся на Всемирную выставку, с напряжённым вниманием слушают объяснения Лидии Васильевны об устройстве советских искусственных спутников Земли.

Каждый новый спутник, каждая новая космическая ракета наряду с другими сведениями сообщают и новые данные о космических частицах. Учёные успешно создают карту мира космических частиц.

И теперь, когда передаются новые сообщения о достижениях учёных в исследовании космических частиц, я всегда вспоминаю Лидию Васильевну Курносову, её прелестное лицо, седые пряди в чёрных волосах. Я уверена — впереди у неё важные планы, идеи, ведь в области изучения космоса самое интересное только начинается.

…Изучая космические лучи, физики не раз задавали себе вопрос: сколько времени прошло с тех пор, как космические частицы отправились в своё путешествие?

На первый взгляд этот вопрос кажется праздным. Посудите сами, как может ответить на него человек, оставаясь на Земле или даже побывав в ближайших окрестностях Земли? И тем не менее этот вопрос возникает снова и снова.

Дело в том, что ответ должен прояснить совершенно неожиданную проблему. Он бросил бы свет на возраст Вселенной! Ведь в зависимости от того, как долго космические частицы блуждают в мировом пространстве, меняется и их состав. Частицы сталкиваются между собой: более тяжёлые ядра преобразуются в более лёгкие. А так как состав космических лучей отражает обычное соотношение различных веществ в природе, то по изменению состава космических лучей, дошедших до Земли, по обилию в них лёгких элементов учёные могли бы судить и о времени блуждания частиц в мировом пространстве. А следовательно, могли бы попытаться ответить на древний вопрос о возрасте Вселенной. Астрономические наблюдения на вопрос о возрасте звёзд и галактик дают ещё очень неопределённый ответ, порядка от десяти до двадцати миллиардов лет. Это, конечно, слишком приблизительно. Будем ждать более точного ответа.

Исследования, проведённые на искусственных спутниках и космических ракетах, помогли узнать и географию мира космических частиц, помогли установить, где и в каком количестве находятся эти частицы вокруг Земли.

С. Н. Вернов, член-корреспондент РАН А. Е. Чудаков и американский учёный ван Аллен сделали открытие, которое во многом изменило прежние взгляды на закономерности изменения состава космических лучей с высотой. Прежде всего выяснилось, что магнитное поле Земли образовало вокруг нашей планеты гигантскую двухъярусную ловушку для космических частиц, которая спутала все карты исследователей. Оказалось, что большое количество электронов и протонов колеблется внутри этих ловушек вдоль силовых линий земного магнитного поля, не имея возможности ни достичь поверхности Земли, ни удалиться в межзвёздное пространство.

Как же они попали в эту ловушку? Ведь в отличие от мышеловки эта ловушка не только не выпускает своих пленников, но и не даёт им возможности проникнуть внутрь. Учёные дали неожиданное решение этой загадки: частицы, обнаруженные приборами, установленными на спутниках и ракетах, не могли войти внутрь нижнего пояса ловушки и не входили в неё — они родились в её пределах! Под действием первичных космических лучей атмосфера Земли становится источником нейтронов, а им магнитное поле не помеха. Не имея электрического заряда, нейтроны свободно проникают внутрь магнитной ловушки. Часть из них распадается внутри этой ловушки, причём из нейтронов возникают протоны и электроны, которые почти не имеют шансов вырваться наружу.

Во внутреннем поясе преобладают протоны. Во внешнем поясе ловушки находятся главным образом электроны. Предполагается, что они проникают в неё во время периодов повышенной активности Солнца, когда магнитное поле Земли изменяется под влиянием потоков заряженных частиц, летящих от Солнца. При этом вход в ловушку как бы приоткрывается, и частицы могут проникать сквозь ослабевший заслон магнитных сил. После уменьшения активности Солнца магнитное поле Земли возвращается к обычному состоянию, и частицы, проникшие в ловушку, оказываются запертыми в ней.

Затем советскому учёному профессору К. И. Грингаузу удалось обнаружить и третий пояс радиации, ещё более удалённый от Земли. Космическая техника всё более расширяет возможности физиков. Их приборы стоят на спутниках типа «Протон», на близнецах типа «Электрон». Для исследования космического пространства потрудилось более сотни спутников серии «Космос». В просторы Солнечной системы ушли станции типа «Зонд».

Космические лаборатории «Венера» и «Марс» и летавшая по окололунной орбите «Луна-10» значительно расширили наши знания о космических частицах и их распределении в пространстве.

Теперь учёные располагают исчерпывающими данными и о распределении, и о мощности этих поясов космических частиц, окружающих Землю. Оказалось, что наибольшая интенсивность внешнего поля проявляется на высоте в 20 тысяч километров от поверхности Земли. Причём мощность слоёв достигает наибольшей величины в области земного экватора и оказывается наименьшей в полярных областях. Ракета или спутник, которые пересекают внутренний пояс радиации, подвергаются бомбардировке частицами, создающими внутри космического корабля опасное для жизни излучение. Теперь конструкторы обитаемых космических аппаратов знают, что им надо позаботиться о защите космонавтов от этого излучения и выбрать траекторию так, чтобы она проходила по наименее опасному пути.

…Учёные продолжают рисовать карту мира космических лучей. Каждый новый запуск искусственного спутника Земли, ещё более тяжёлого, несущего на своем борту ещё более совершенную аппаратуру, каждая бороздящая просторы космоса ракета вписывают новую страницу в историю космических частиц.

Рождение гамма-астрономии, то есть наблюдение гамма-лучей приборами, расположенными на искусственных спутниках Земли и межпланетных аппаратах, позволило определить долю протонов и ядер в космических лучах. При этом используют известный механизм, который ведёт к рождению нейтральных пионов при столкновениях быстрых протонов и ядер между собой и с медленными протонами и ядрами, блуждающими в космическом пространстве. Известно, что пионы распадаются и при этом рождаются гамма-лучи. Если их интенсивность измерена, то остальное — дело математики.

Минувшее десятилетие породило ещё одно направление в физике космических лучей — нейтринную астрономию. Нейтрино, рождённое интуицией Паули как частица, необходимая для спасения законов сохранения энергии импульса при бета-распаде, так редко взаимодействует с веществом, что может беспрепятственно проходить через толщу Земли и выходить из недр Солнца — никакие взаимодействия с другими частицами не задержат её на этом пути.

В 1946 году итальянец, действительный член Академии наук СССР Б. М. Понтекорво, принимал участие в создании ядерного реактора в Канаде и искал способ экспериментально подтвердить теорию, предсказывающую выделение нейтрино при ядерных реакциях.

Он решил использовать реакцию нейтрино с ядром изотопа хлор-37, которое превращается в ядро изотопа аргон-37. Это ядро распадается, выделяя фотон рентгеновских лучей и электрон. Экспериментируя с ядрами аргона-37, Понтекорво, как он пишет, случайно установил неизвестную ранее возможность обнаруживать рождение электронов с чувствительностью, в миллион раз превышающую чувствительность известных тогда методов. Хлор-аргонный метод не только позволил изучать нейтрино, порождаемые в ядерных реакторах, и определить, что там рождаются не сами нейтрино, а их античастицы — антинейтрино, но и привёл к рождению нейтринной астрономии.