Империя звезд, или Белые карлики и черные дыры - Миллер Артур (книги бесплатно без регистрации полные .txt) 📗
Чандра узнал о благородной позиции Хатчинса только в 1960-х. В то время поднялась волна протеста против расовой сегрегации, и в своей публичной лекции Хатчинс с прискорбием признал, что даже в священных залах университета не обошлось без расизма. Он привел два таких позорных случая, произошедшие в Чикагском университете в пору его президентства. И один из них — когда глава одного научного департамента был против назначения астронома-теоретика, так как тот был индийцем и темнокожим. Это выступление всколыхнуло всю страну.
Чандра и Хатчинс поддерживали тесный контакт на протяжении многих лет. Когда Хатчинс объявил о своем уходе, Чандра написал ему, что «его отставка — большая беда для университета». Хатчинс ответил: «Мой уход — отнюдь не катастрофа. Вы это увидите. И я очень горжусь, что когда-то помог Вам получить тут работу». На торжественном собрании, устроенном по случаю отставки, все студенты стремились пожать Хатчинсу руку. Редкий президент университета мог похвастаться такой популярностью…
В 1946 году Чандре предложили должность профессора в Принстоне в качестве преемника Рассела с зарплатой в два раза больше, чем в Чикаго, и он с готовностью согласился. Однако Хатчинс уговорил его тогда остаться. Быть преемником такого человека, как Рассел, — большая честь, но правильнее начать свою собственную исследовательскую программу, а не продолжать чужую. Чтобы проиллюстрировать свою мысль, он попросил Чандру назвать преемника лорда Кельвина в Университете Глазго. Чандра не смог этого сделать. А потом Хатчинс предложил Чандре должность профессора с зарплатой, сопоставимой с той, что ему предложили в Принстоне. Шесть лет спустя его повысили еще раз.
В 1951 году Ферми предложил Чандре оставить Йеркскую обсерваторию и работать на физическом факультете Чикагского университета. В последующие годы Чандра лишь изредка преподавал в Йерксе. Его научные интересы уже были далеки от астрофизики. В 1959 году Чандрасекар снял дом недалеко от университета, куда окончательно переехал с Лалитой из Йеркса. После внештатной работы на физическом факультете в течение двенадцати лет, Чандра наконец — в 1964 году — стал официальным сотрудником университета. В том же году они с Лалитой купили квартиру в городе.
Ферми хотел, чтобы Чандра работал и в Институте ядерных исследований, хоть и связанном с физическим факультетом, но достаточно самостоятельном заведении. Его сотрудники проводили различные конференции, сначала ограничиваясь химией и физикой, затем круг проблем расширился до астрофизики, астрономии, геофизики и математики. Ферми собрал в своем институте большое число талантливых людей. Позже сюда приехали и многие выдающиеся ученые из Лос-Аламоса. Тут трудились несколько нобелевских лауреатов: сам Ферми, который получил Нобелевскую премию еще в 1938 году, а также три других нобелевских лауреата: Мария Гепперт-Майер, Гарольд Клейтон Юри и Уиллард Франк Либби [58]. После смерти Э. Ферми в 1954 году институту было присвоено его имя.
Роджер Хильдебранд, тогда еще молодой сотрудник, вспоминал пятидесятые годы как золотой век чикагской науки: в институте «был энтузиазм, страсть к познанию, ни грамма снобизма, обсуждался весь спектр физической науки, все было интересно». Особой популярностью у институтской публики пользовались четверговые семинары под руководством Грегора Вентцеля. Физик немецкого происхождения Грегор Вентцель работал в университете с 1948 года, и его профессиональная репутация была безупречной. После завершения диссертации под руководством Зоммерфельда, он сотрудничал с Гейзенбергом и Паули и получил важные результаты в физике элементарных частиц. Чандра очень с ним подружился — настолько, что даже разрешал Вентцелю курить в его присутствии огромные сигары.
У каждого из институтских светил было свое личное кресло в семинарском зале. Если кто-нибудь, не дай бог, случайно садился на одно из них, то «владелец» вставал рядом и начинал пристально смотреть на сидящего. Это приводило в смятение юных сотрудников. Когда наступало затишье в обсуждении, Вентцель мог обратиться к одному из молодых ученых и спросить: «Ну и что ты думаешь об этом выступлении?» Хильдебранд вспоминал: «В этом случае, черт побери, обязательно надо было сказать что-нибудь хорошее, а не то вам бы не поздоровилось!»
В 1949 году Эдвард Теллер, старый друг Чандры, покинул Чикаго и вернулся к оборонным работам в Лос-Аламосе. Так получилось, что новая область интересов Чандры — гидродинамическая и гидромагнитная устойчивость, а также его репутация в области переноса излучения — оказались как никогда актуальными для создания нового оружия, бомбы настолько мощной, что по сравнению с ней те, что были сброшены на Японию, выглядели лишь пиротехническими игрушками. Этим новым оружием была водородная бомба, и для ее разработки требовалось знание физики звезд. Теллер решил привлечь Чандру к этому проекту.
Взрывы атомной, а тем более водородной бомбы подобны взрыву звезды, при котором происходит интенсивное излучение. Если оно сразу же вырвется наружу, то звезда сгорит очень быстро, а если процесс излучения заторможен, звезда взорвется преждевременно. Таким же образом, при разработке водородной бомбы важно было задержать излучение, чтобы инициировать почти все ядерное топливо, а затем позволить излучению выйти как можно быстрее. Вот почему изучение условий создания стабильного потока излучения и сопротивления среды, через которую оно проходит, очень важно и для разработки бомб, и для исследования звезд. Гидродинамическая и гидромагнитная устойчивость — необходимое условие для создания бомб, важнейшее при исследовании возникновения ударных волн и их использования для сжатия вещества. Познания Чандры в этой области оказались крайне полезными.
Еще в 1934 году, в Риме, Ферми задумывался о возможности получения радиоактивных элементов при бомбардировке нерадиоактивных элементов нейтронами. Одноименно заряженные частицы отталкиваются, поэтому положительно заряженные частицы с трудом проникают в ядра. До открытия нейтрона для обстрела ядер использовались альфа-частицы (ядра атомов гелия), состоящие из двух протонов и двух нейтронов и имеющие положительный заряд. Однако ядра тяжелых элементов содержат множество протонов и имеют огромный положительный заряд, так что альфа-частицы должны иметь очень большую энергию, чтобы проникнуть в ядро. Зато нейтроны не имеют электрического заряда, а потому они — идеальные «снаряды» для бомбардировки атомов и проникновения непосредственно в их ядра.
И тогда — это был вполне логический шаг — Ферми решил понять, что случится с радиоактивным элементом ураном, если подвергнуть его нейтронной бомбардировке. Как же он был изумлен, когда оказалось, что в результате экспериментов он получил элементы тяжелее урана, самого тяжелого из всех, существующих на Земле! Новые элементы были высокорадиоактивны и распадались на стабильные, более легкие элементы в течение времени от нескольких минут до нескольких миллионов лет, и именно поэтому на Земле они не встречались [59]. В 1938 году Ферми получил Нобелевскую премию за создание радиоактивных элементов с помощью нейтронов и обнаружение элементов тяжелее урана. Ферми был выдающимся и экспериментатором, и теоретиком, что невероятно редко для современной науки.
Эксперименты Ферми привели к потрясающему открытию. Это случилось, когда мир уже стоял на пороге войны. Изучая результаты, полученные великим итальянским ученым, некоторые немецкие физики поняли, что он не просто создал новый элемент, а сумел расщепить ядро атома урана [60]. Как только нейтрон влетает в ядро урана, состоящее из 146 нейтронов и 92 протонов, оно тут же начинает, пытаясь выгнать «нарушителя спокойствия», вибрировать, дрожать, как капля воды. Сначала оно вытягивается и принимает форму гантели, а затем распадается на две части, как амеба при делении. Это и есть процесс деления ядер, и происходит он в ничтожную долю секунды. При распаде ядра урана возникает два элемента — барий и криптон. Общая масса новых частиц, однако, немного меньше, чем у нейтрона плюс атом урана. Этот «дефект массы» превращается в энергию, как и предсказано в уравнении Эйнштейна E = mc2. Незначительное количество недостающей массы умножается на огромное число — квадрат скорости света (300000×300000), что приводит к выделению колоссального количества энергии. Два новых элемента, барий и криптон, получаются радиоактивными. В результате деления урана появляется не менее двух нейтронов, которые затем могут столкнуться с другими ядрами урана, что ведет к неконтролируемой цепной реакции и взрыву. Но чтобы это произошло, необходима критическая масса урана — примерно 10 килограммов, если же его будет меньше, взрыва не получится.
