4 научных эксперимента, которые могли уничтожить Вселенную
В 1942 году мир замер в ожидании апокалипсиса. Один неверный расчёт — и вся атмосфера Земли могла вспыхнуть термоядерным пожаром. Этот страх был не фантазией журналистов и не теорией заговора — его озвучили сами учёные. И это был лишь первый из череды экспериментов, каждый из которых мог случайно уничтожить не только Землю, но и всю Вселенную. Рассказываем о четырёх экспериментах, которые вселяли страх глобальной катастрофы даже в их разработчиков.
Проект «Манхэттен» и реальное научное наследие
В июле 1942 года физик Эдвард Теллер выдвинул гипотезу, которая могла остановить весь ядерный проект. Он предположил, что колоссальные температуры в центре взрыва могут запустить термоядерный синтез в земной атмосфере. Основную угрозу Теллер видел в изотопах азота-14, которые составляют около 78% воздуха. Учёный опасался, что выделившаяся энергия вызовет цепную реакцию по всей планете.
Роберт Оппенгеймер поручил перепроверить эти расчёты. Результатом стал секретный отчёт LA-602. Модель показала, что электроны в высокотемпературной плазме быстро теряют энергию на тормозное излучение. Излучение покидает зону реакции быстрее, чем новые акты синтеза успевают восполнить дефицит тепла. Выяснилось, что потери энергии всегда будут превышать выход минимум в 2,5 раза, поэтому реакция физически не сможет поддерживать сама себя.
Первый в мире ядерный взрыв, 16 июля 1945 года
Несмотря на математическую уверенность физиков, страх перед атмосферным пожаром оставался вплоть до первого испытания. Однако истинным итогом этих исследований стала не гипотетическая катастрофа, а колоссальный толчок для мирной науки. Понимание процессов ядерного распада, полученное в рамках Манхэттенского проекта, привело физика Уилларда Либби к созданию метода радиоуглеродного датирования. Это открытие навсегда изменило археологию, геологию и понимание истории Земли.
Как ядерная бомба помогла создать «машину времени»
Кварк-глюонная плазма и «страпельки»
В 1999 году научный мир столкнулся с новыми опасениями перед запуском Релятивистского коллайдера тяжёлых ионов (RHIC). Эксперимент предполагал столкновение ядер золота для воссоздания кварк-глюонной плазмы. Теоретики боялись, что в этой среде могут сформироваться «страпельки» — компактные объекты из верхних, нижних и странных кварков. Если бы такая частица оказалась стабильной и имела отрицательный заряд, она могла бы начать притягивать и поглощать обычные атомные ядра. По этому сценарию вся планета превратилась бы в сферу странной материи диаметром около 100 метров.
Специальный комитет Массачусетского технологического института обосновал ничтожность такой угрозы в официальном докладе. Согласно квантовой хромодинамике страпельки с большой вероятностью будут иметь положительный заряд из-за огромной массы странного кварка. Более того, высочайшая температура при столкновениях препятствует конденсации любой материи. Главным же доказательством безопасности стала Луна, которая 4,5 миллиарда лет подвергается бомбардировке мощнейшими космическими лучами. Если бы страпельки могли рождаться в таких условиях, лунная поверхность давно превратилась бы в странную материю.
Об удивительных научных открытиях и прорывных экспериментах существует множество фильмов и документальных видео. Многие из них можно найти в библиотеках онлайн-кинотеатров.
Большой адронный коллайдер и микродыры
В 2008 году главным страхом общественности стал запуск Большого адронного коллайдера (БАК) в ЦЕРНе. Опасения строились вокруг гипотетического создания микроскопических чёрных дыр, которые могли бы упасть в центр Земли и поглотить её изнутри. Стандартная физика утверждает, что для этого нужно сгенерировать огромное количество энергии, недоступное земным установкам. Но некоторые теории струн допускали рождение чёрных дыр при столкновении протонов на БАК.
Научное сообщество опубликовало подробный обзор безопасности, который выделил два фактора защиты. Из-за излучения Хокинга такие микрообъекты должны испаряться за доли секунды в результате квантовых флуктуаций. Если же представить, что чёрная дыра стабильна, скорость её роста всё равно будет ничтожной — удвоение массы займёт миллиарды лет. Решающий аргумент предоставила астрофизика: космические лучи постоянно прошивают сверхплотные нейтронные звёзды.
Если бы микродыры несли угрозу, они бы мгновенно поглощали такие объекты, но древние пульсары продолжают существовать по всей Вселенной.
Квантовый распад вакуума
Наиболее масштабным риском в современной космологии считается возможный переход Вселенной из метастабильного состояния в истинный вакуум. После открытия бозона Хиггса стало понятно, что потенциал поля Хиггса находится в состоянии ложного минимума. Согласно текущим расчётам, вакуум Вселенной может не обладать минимально возможной энергией. Существует микроскопическая вероятность квантового туннелирования, при котором зародится пузырь нового пространства. Он начнёт расширяться со скоростью света, мгновенно перестраивая законы физики и уничтожая атомы и галактики.
Расчётное время жизни Вселенной до такого спонтанного распада составляет около 10^600 лет, что описывается в профильных исследованиях. Возник логичный вопрос: может ли сверхмощный ускоритель спровоцировать этот процесс искусственно? Спекуляции были быстро развеяны. Физики доказали, что энергии, достигаемые человечеством, совершенно ничтожны по сравнению с тем, что регулярно происходит в космосе. Если бы высокоэнергетические столкновения могли разрушить вакуум, Вселенная погибла бы ещё в эпоху космической инфляции или от постоянных ударов частиц сверхвысоких энергий на пределе Грайзена — Зацепина — Кузьмина.
Катастрофа, от которой не спастись: что такое разрыв «ложного вакуума»
В итоге
Анализ рисков в физике высоких энергий показывает эффективность научного метода. При каждом шаге в неизведанное учёные возвращаются к эмпирическим данным и естественным экспериментам Вселенной. Ни один из апокалиптических сценариев не выдержал проверки строгими расчётами и астрофизическими наблюдениями. Экзистенциальные страхи остаются лишь важным напоминанием о необходимости тщательной оценки безопасности там, где цена ошибки слишком высока.