Теорія неймовірності

Космічні промені

Попри назву, яка інтригує, космічні промені — це просто високоенергетичні заряджені частинки, що прилітають із глибокого космосу. 90 % від їхньої загальної кількості припадає на протони, решта — ядра гелію, і ще зовсім трохи електронів. Коли ви щойно почули про них уперше, то мусите відразу затямити, що слово «промінь» у назві десь так само стосується природи космічних променів, як слово «морська» — середовища існування морської свинки. Тобто всі ці високоенергетичні частинки насправді досягають Землі окремо, по одній за раз, а не у формі спрямованих пучків, які можна було б назвати променями.

(У фізиків завжди виникають проблеми з фантазією, коли доводиться присвоювати назви новим явищам.)

Не варто також плутати космічні промені з частинками, які випромінює наше Сонце. Воно, крім фотонів, які ми сприймаємо як світло, постійно вивергає з себе інші частинки, як-от електрони, протони та ядра важчих елементів. За складом це начебто ті самі космічні промені, ось тільки швидкість і енергія сонячних частинок на багато порядків нижча, ніж у високоенергетичних частинок із космосу. Їхня швидкість не перевищує кількох сотень кілометрів на секунду, тоді як частинки, які ми вважаємо космічними променями, рухаються зі швидкостями, близькими до швидкості світла, а саме — в тисячу разів швидше. Захиститися від них практично неможливо. Крихітна частинка, що в тисячу разів менша за розмір атома, може нести в собі енергію, співмірну з кулею для боулінгу, яку ви щосили запустили в кеглі. Зупинити таку може лише магнітне поле Землі або щільна земна атмосфера. Та й то не завжди.

Але найбільша проблема з космічними променями полягає в іншому. Ми навіть не уявляємо, звідки вони надходять.

15 жовтня 1991 року небо над штатом Юта прорізала частинка, яку вчені назвали Oh-My-God. У приблизному перекладі з англійської останнє звучить як частинка «ні-фіга-собі». (Кажу ж вам, у фізиків реально туго з фантазією.) Частинка мала енергію 320 ексаелектронвольтів. Екса є одним із префіксів на позначення дуже великих чисел. Наприклад, кіло — це тисяча, мега — мільйон, гіга — мільярд. Так ось, для чисел із префіксом екса- назви в мові не знайти. Йдеться про одиницю з вісімнадцятьма нулями. А тому ще раз: 320 ексаелектронвольтів. Енергія частинок, які летять до нас від Сонця, коливається в межах від мільйона до мільярда електронвольтів. Відтак енергія космічної частинки, яка врізалася в атмосферу над Ютою, була щонайменше в мільярд разів більшою. Уявіть, що крихітний шматочок матерії мчав зі швидкістю, настільки близькою до швидкості світла, що за рік відставав від безмасових фотонів тільки на одну тисячну товщини людської волосини. Ніхто з учених не очікував, що щось у космосі може втиснути стільки енергії в таку крихітну частинку. Зважаючи на все, що нам відомо про Всесвіт, максимальна енергія будь-якої частинки в космосі не має перевищувати кількасот петаелектронвольтів (пета — це префікс, який позначає число з п’ятнадцятьма нулями). А це в тисячу разів менше від енергії частинки «ні-фіга-собі».

Також візьміть до уваги, що під час руху в космічному просторі внаслідок взаємодії з фотонним туманом заряджена частинка втрачає енергію та сповільнюється. Так, частинка з енергією в сотні ексаелектронвольтів, подолавши лише кілька мільйонів світлових років, сповільниться до лічених ексаелектронвольтів. Це означає, що джерело таких частинок не може бути надто далеко від нас, інакше початкова їхня енергія була б абсолютно абсурдною.

І таких джерел насправді багато. Астрофізики підрахували: щороку майже 500 мільйонів частинок з енергією в сотні ексаелектронвольтів влучають у Землю. Це понад мільйон на день. Триста за секунду. А проте ми не знаємо нічого в Усесвіті, що могло б розганяти частинки до таких енергій. Злиття чорних дір, колапс надмасивних сонць, зіткнення нейтронних зір — ніщо з переліченого не здатне породжувати аж такі потужні космічні промені.

Якийсь час учені припускали, що частинки надходять від надмасивних чорних дір у центрах сусідніх галактик. Газ і пил довкола таких чорних дір не падає в них напряму. Він закручується, розігрівається та перетворюється на розжарену плазму, що генерує доволі потужне випромінювання. Однак аналіз напрямків, із яких прилітали космічні промені, таке припущення не підтвердив. Джерела зафіксованих частинок не збігалися з активними ядрами галактик.

І це насправді дивовижно. Це доводить, що десь там у космосі є об’єкт, про який ми поки що нічого не знаємо. І він порівняно близько. Нам тільки треба його знайти.

А може, все значно неймовірніше? Може, космічні промені, які ми спостерігаємо, є результатом експериментів, які проводять учені позаземної цивілізації на надпотужному колайдері? Може, ця цивілізація давно знайшла нас на зоряному небі й, розуміючи, що радіосигнал на таку відстань не проб’ється, робить спроби з нами зв’язатися? Може, космічні промені з енергією, в тисячу разів більшою, ніж у будь-яких природних частинок, — єдиний спосіб надіслати нам повідомлення? Промовити щось на кшталт: «Агов! Привіт! Ми вас бачимо».

Хіба не фантастично було би про таке дізнатися?