В музее "Экспериментаниум" в рамках III сезона проекта "Ученые - детям" астрофизик, кандидат физико-математических наук, научный сотрудник Государственного астрономического института имени Штернберга МГУ Антон Бирюков прочитал лекцию "Карманная вселенная". На ней слушатели узнали, где, когда и как возникли атомы, чем или кем мы были миллиарды лет назад, а также о том, следы каких астрофизических событий можно обнаружить в собственном кармане.
Онлайн-трансляцию провело сетевое издание M24.ru. Приводим полную текстовую версию.
Добрый вечер, дорогие ребята, их мамы-папы и вообще взрослые. Я очень рад вас здесь видеть, огромное вас количество, совершенно не ожидал, что очень приятно. Мой рассказ я решил назвать "Карманная вселенная", как бы странно это ни звучало. Мой вопрос к вам сразу. Скажите, кто был в другом городе или, может быть, в другой стране и привез оттуда какой-нибудь сувенир? Магнитик, брелок, тарелочки. У кого больше одного сувенира в доме? А больше десяти? Вообще здорово.
Сувенир, действительно, замечательная вещь. Во-первых, это память какая-то о поездке, о том, что она состоялась, а во-вторых, это некая частица того места, в котором вы были, из которого вы уехали и которое находится где-то далеко. Я недавно был в городе Казани и привез оттуда просто магнитик. Казалось бы, вещь-безделица, но он был сделан там, он там находился в магазине, потом мне дали его в руки, я с этим магнитом ходил, то есть это некая частица этого города. И приятно, в общем-то, когда в доме остается часть чего-то, когда в любой момент можно взять и прикоснуться, то есть некое материальное выражение этой поездки.Но сувениры бывают не только про место. Сувениры бывают еще про время, в котором, может быть, мы никогда не были, никогда не будем, но, тем не менее, очень интересном. И вот один такой сувенир я сегодня принес вам. Я немного увлекаюсь коллекционированием монет. Здесь ее фотография, вот она у меня в руках, можно потом подойти и потрогать, только не уносите. Это медная монета, называется она деньга, это половина копейки, тогда были такие цены. Сделана она была в 1739 году, что на ней прямо и написано. 275 лет назад. Это давно, никто из нас в то время не жил. Наши дедушки-бабушки тоже тогда не жили. Тем не менее, время это было замечательное.
Те из вас, кто учит историю, знают, что тогда правительницей была императрица Анна Иоанновна, и в это время жило и работало огромное количество замечательных людей. Например, Михаил Васильевич Ломоносов, именем которого назван тот университет, в котором я работаю, наш замечательный ученый. Возможно, вы про него слышали, кто-то из вас изучает математику, был такой замечательный математик Леонард Эйлер, он работал в Санкт-Петербурге. И то, как вы сейчас изучаете математику, и то, как я изучал математику, эта система была создана именно им именно тогда, в 1739 году, из того времени, откуда пришла и эта монета. Кто-то из вас, возможно, был в Петербурге, был в Эрмитаже. Его построил архитектор Растрелли. Он тоже в это же время там был и работал. Возможно, вы слышали о таком композиторе – Иоганн Себастьян Бах. Он в это время работал в Германии. Его соотечественник на тот момент Иммануил Кант – это замечательный философ, он тогда готовился стать студентом университета. Много замечательных людей. И вот от того времени у меня в руках осталась эта монета. Возможно, кто-то из них ее держал в руках, вот именно ее. Возможно, я держу эту монету и поздоровался с Михаилом Васильевичем Ломоносовым, замечательное на самом деле чувство.
Но так ли стара эта монета, какой нам она кажется? 1739 год – 275 лет, достаточно много. Но давайте посмотрим. Она сделана из меди. Медь – это вещество или, как говорят, химический элемент, на латыни его обозначают Cu, cuprum. Например, делают провода. Вот провода в этой комнате наверняка сделаны из меди. Это металл. Есть и другие металлы, например, алюминий. Иногда провода делают из алюминия. Они похожи, но алюминий подходит больше для создания консервных банок для какой-нибудь газировки, например. Вещество может быть не обязательно металлом. Если вы покупали шарик воздушный, который сам тянется куда-то улететь, он наполнен гелием – это газ. Это другое вещество и химический элемент. Возможно, у вас или ваших мам есть золотые кольца. Золото – это еще один элемент. Вы все пишете карандашом, его грифель – это углерод, тоже один из элементов, из которого сделан наш мир. Вот что интересно, этот бриллиант – камень в кольце – это тоже углерод, правда, он собран чуть-чуть иначе. Представьте себе кусок теста и булочку из этого теста. Вроде ничего в булочку больше не добавляли, тот же самый кусок теста, но, тем не менее, они все-таки разные. Так же различаются алмаз или бриллиант после огранки, и углеродный грифель карандаша.
Есть большое количество элементов, чуть больше сотни, 120 элементов. Из этих разных элементов и собран весь наш мир. Собрано все то, что нас окружает, и этот компьютер, и мы сами, и эти плафоны, и эта монета, и все, что сейчас стоит у меня на столе. Всего лишь из 120 различных элементов. Мы, в основном, их добываем из земли. Эта монета, прежде чем стать монетой, были специальные люди – горняки, они собрались, залезли в шахту. Если из нашей Земли вырезать кусок, то в верхнем слое собрана большая коллекция всевозможных элементов. Больше всего кислорода, но в том числе та же самая медь, то же самое золото. Люди спускаются под эту землю и достают такие самородки, которые потом можно переплавить и сделать из них монеты, провода, что угодно. Углерод, прежде чем стать то ли карандашом, то ли кольцом, тоже добывается сначала либо в таком вот виде – это каменный уголь, либо в таких кристалликах – это алмаз. Это и это углерод. То есть, получается, монета, о которой мы говорим, что она старая, это память о XVIII веке, то вещество, из которого она сделана, медь, до того, как стать монетой, находилась в земле и находилась, наверное, достаточно долго, потому что наша планета, как считают ученые, как считаем мы, астрономы, вместе с нашим Солнцем образовалась где-то 4,5 миллиарда лет назад. Это гораздо больше, чем 200 лет, чем 300. Солнце образовалось несколько раньше. Что происходило? В космосе летало большое-большое облако газа, типа как облако тумана. На самом деле это не просто газ был, там еще пыль была, похожая на ту пыль, которая в доме. Оно было очень большое и в какой-то момент начало сжиматься. Она начала сжиматься, образовался такой блин, оно сжималось не совсем симметрично, в центре зажглось Солнце – большой раскаленный газовый шар, и вокруг него оказался блин из такого же газового облака. Он начал крутиться и в нем, как снежный ком, из этой пыли, из этого газа накрутился такой большой снежок в виде нашей планеты и не только. Так образовалась наша Земля.
Как вы думаете, эта медь, это вещество в этом облаке уже было 4,5 миллиарда лет назад или возникло потом у нас Земле? Оно существовало в этом газовом облаке. Вот этому веществу, этому кусочку меди, вернее, частицам, из которого он сделан, на самом деле миллиарды лет. И он несет в себе память не только о том, как его отлили, не только о Михаиле Васильевиче Ломоносове, но и о том процессе, как формировалась наша планета, наша планетная система, как формировалось наше Солнце.
Что значит вещество? Если мы возьмем любой материал, чистый материал, вот у меня здесь находится кусочек алюминия, из которого делают консервные банки, эта алюминиевая фольга у всех дома есть наверняка. Если вы посмотрите на этот лист алюминия под очень большим увеличением через очень сильный микроскоп, который называют электронным, есть еще сканирующий микроскоп, вы увидите такую картинку: такие стройные ряды каких-то маленьких то ли шариков, то ли кружочков, которые образуют равномерную сетку. Масштаб здесь показан – одна миллиардная часть метра. Это микроскоп улавливает. Эти частицы, из которых сделан лист, называются атомы. Атомы и есть те строительные кирпичики, из которых состоит весь наш мир. И когда мы говорим, что у нас есть медная монета или алюминиевый лист, это означает, что монета сделана из атомов меди, а лист сделан из атомов алюминия. То есть атомы бывают разные: бывают атомы гелия, атомы углерода. Что значит разные? Атом сам по себе – это не просто какой-то шарик, который есть и есть и ничего про него больше сказать нельзя. Они различаются по своему внутреннему строению. Здесь нарисован атом вещества бериллия, мы к нему еще вернемся, достаточно замечательный элемент. Как он устроен, считают ученые? Атом очень похож на нашу Солнечную систему. В центре есть ядро. Ядро состоит из частиц, которые называются протоны и нейтроны. Вот, например, атом углерода. Здесь синим цветом показаны протоны, положительно заряженные и не несущие заряд нейтроны. То есть ядро атома – это некий комок, слепленный из протонов и нейтронов. Главное в каждом атоме то, сколько там протонов. В бериллии их четыре. И с другой стороны, любое ядро атома, в котором четыре протона, это всегда бериллий. Не бывает алюминия с четырьмя протонами. В углероде всегда шесть. Не бывает углерода с другим числом протонов. Если там будет четыре протона, это уже будет бериллий, а не углерод. И все свойства этого вещества определяются именно тем, какое количество протонов находится в ядре этого атома. А вокруг ядра по своим орбитам, как планеты вокруг Солнца, вращаются маленькие электрончики. Как правило, в бериллии их четыре, здесь нарисовано три, может быть вообще ни одного, может быть пять. Это количество варьируется. Количество нейтронов тоже может быть разным, а вот количество протонов должно быть всегда определенным.
Еще иногда говорят, что электроны двигаются по так называемым электронным оболочкам, но это мелочи. И в конечном итоге, атомы могут иметь такой странный вид, эти шарики, в центре имеют слепленное ядро – это атом висмута, здесь 83 протона, 126 нейтронов, то есть это большой комок, главное, что 83 протона, и вокруг него 83 электрона вот по таким странным орбитам. На одной орбите может сидеть несколько электронов. Это достаточно тяжелый элемент, тяжелее свинца, это самый тяжелый из стабильных элементов.
Все элементы, которые мы знаем, ученые-химики собирают в виде такой таблицы, называется периодическая таблица химических элементов. Здесь их 118. На самом деле гипотетически открыто три-четыре элемента, но мы можем считать, что их на самом деле 118. В такую таблицу они собираются неслучайно. Все элементы, которые находятся в одном столбце, имеют приблизительно одинаковые свойства. Углерод – это основа нашей жизни, очень многое в нашем организме сделано из углерода. Он очень похож на кремний. Кремний – это элемент, из которого делается компьютер, его много в мобильных телефонах, которые у вас сейчас в карманах находятся. Как же возникает это разнообразие атомов, и как вообще можно измерить их возраст? Я подвожу к мысли о том, что все вещи, которые нас окружают, несут в себе память и представляют процесс не только того, как их сделали (отлили лист фольги или отчеканили монету), они представляют память о том, как вообще образовывались атомы меди, алюминия, углерода и многих других. И здесь понять это нам как раз помогает астрофизика. Как и полагается, нужно начать с самого начала. Все началось давно, 14 миллиардов лет назад. 14 миллиардов лет назад родилась наша вселенная. Компания "РИА Новости" нарисовала очень хорошую картинку, думаю, они не обидятся, если я ее использую. В это время, как считается, вселенная была очень маленькая, по сравнению с тем, как сейчас, очень компактная, очень горячая. Она была похожа чем-то на звезду, сама себе звезда. Там было большое количество как бы вещества, которое постоянно летало, сталкивалось, что-то там взрывалось, что-то светилось. Это, правда, продолжалось не то чтобы долго, и где-то в пределах одной секунды время на этой картинке идет по радиусу: ранние стадии, чуть попозже, еще позже, вот это несколько минут, этот кусок – уже сотни тысяч лет, и, наконец, до наших времен, когда возникли галактики и звезды, это уже миллиарды лет существования вселенной.
Так вот, нам интересен этот промежуток – буквально несколько микросекунд, это миллионные доли секунды, это очень мало. В этот промежуток образовались первые атомы. И первые атомы, которые образовались, были атомы водорода – самого легкого элемента. Кто-нибудь знает, где в самой простой вещи, которой каждый из вас пользуется каждый день, видел, находится водород? Совершенно верно, в воде. У меня тут есть бутылка с обыкновенной водой, я надеюсь, что обыкновенной, когда я ее покупал. Она по числу частиц на две трети состоит из атомов водорода. Так вот, практически половина из этих атомов водорода, которые находятся именно здесь, в этой бутылочке, это атомы, которые родились 13,5 миллиарда лет назад во время большого взрыва. Они дожили до наших дней. Их собрали, сделали из них воду и налили в бутылочку. То есть у меня есть какое-то количество вещества с того времени, когда вселенная только зарождалась. Вместе с атомами водорода родились и атомы гелия – второй самый легкий элемент. Но это немного не тот гелий, которым надувают шарики. Гелий, которым надувают шарики, возник немного позже, и вот как. В какой-то момент, когда вселенная перестала быть достаточно горячей, она немного успокоилась, остыла, начали возникать звезды. Звезды так же, как возникло наше Солнце: было большое газовое облако, но тогда оно состояло только из водорода и гелия. Это наше Солнце образовалось, там был водород и гелий, и медь, и алюминий, и углерод, и много чего. А тогда был только водород и гелий, это облако начало сжиматься само собой, и в какой-то момент возникла, зажглась первая звезда. То есть это то же самое газовое облако, только очень маленькое, очень компактное, очень плотное. Что значит зажглась? Казалось бы, просто газовый шар, чему там гореть? Оказывается, происходит вот что: в центре звезды, в самом ее ядре (это взяли Солнце и сделали его разрез, у него есть некое ядре) находится все то же самое, что находится в других частях звезды – атомы водорода и гелия, но там очень горячо. Вернее, там очень тесно, они стремятся, двигаются и постоянно друг с другом сталкиваются, потому что там очень тесно. А сталкиваясь друг с другом, они умеют слепляться. Были два атома водорода, два протона, летели-летели, сцепились, полетели дальше. И вот здесь начинается некоторое волшебство. Дело в том, что эти протоны и нейтроны, из которых мы состоим, они умеют превращаться друг в друга. Когда сталкиваются два протона, один из них превращается в частицу нейтрона и получается такая пара – протон и нейтрон. Это все еще водород, в котором есть один нейтрон. Если они столкнутся еще с одной частицей протона, тогда возникнет такой конгломерат – два протона и один нейтрон. Это уже не водород, потому что число протонов другое. Это уже гелий. И столкновение двух таких частиц (они называются гелий-3, потому что по три частицы) родит обычную частицу гелия – два протона, два нейтрона. Смотрите, что произошло. У нас были обычные частицы – протоны, самые простые, которые родились в момент рождения вселенной. Природа сделала так, что им стало тесно, они начали сталкиваться и слепляться в частицы более тяжелые, более сложные. Был водород, образовался гелий. То, что происходит, называется термоядерная реакция или реакция горения, или реакция синтеза элементов. То есть в звездах возможна такая ситуация, когда более легкие частицы слепляются и образуются более тяжелые и, таким образом, из более легких элементов типа водорода и гелия можно образовывать более тяжелые. Например, ядра гелия тоже можно столкнуть и получить ядро бериллия. А к нему можно присоединить еще одно гелия и получить углерод, тот самый грифель.
Так вот, тот грифель в карандашах, которым вы пишете, или те камни алмазные в украшениях ваших мам, они образовались в звездах именно таким образом – давно, миллиарды лет назад их частички были слеплены сначала от просто протонов, потом ядер гелия. А вот ядра бериллия, к сожалению, не сохраняются. Природа так сделала, что это ядро живет очень недолго, и дай боже ему дожить до того, чтобы с ним столкнулось еще одно ядро гелия. Тем не менее, бериллий у нас во вселенной есть, правда, это самый редкий элемент во вселенной. То есть, можно сказать, самый дорогой, по идее, должен быть, даже не алмазы, не золото, еще можно придумать какой-то элемент, а именно бериллий. В конечном итоге, в звезде, как в котле, начинают вариться элементы, и возникает такая ситуация, что в верхнем слое, где температура была поменьше и было не так тесно, остался водород. Чуть поглубже водород, что называется, выгорел, превратился в гелий. Чуть поглубже гелий смог превратиться в углерод, а здесь не смог, таким и остался. И возникли такие слои: углерод, неон, кислород, которым мы дышим, кремний, из которого сделаны компьютеры, и железо. А вот железо уже ни во что превратиться не может. То есть получился такой объект: в центре большой железный шар, болванка размером тысячи километров, и вокруг него такие оболочки из кремния, кислорода, углерода и так далее. Что происходит с такими звездами? В какой-то момент через несколько миллиардов лет звезда начинает терять возможность перерабатывать вещество, этот котел потихоньку остывает, и звезда начинает потихоньку расползаться. Это вещество, эта оболочка начинает спадать, порождая для нас такие потрясающие картины. Это называется планетарная туманность, в данном случае это туманность Кошачий глаз. В центре очень старая звезда, с поверхности которой вот таким странным образом начинает истекать вещество. Это то самое наработанное вещество, которое просто выбрасывается в космос. Я сейчас говорю о звездах, которые не очень массивные, они взрываться не могут, они скорее превращаются в красного гиганта и потихонечку расползаются вот в таком виде – туманность Песочные часы, или в таком – знаменитая планетарная туманность Кольцо. Но планетарными назвали раньше, потому что думали, что здесь как бы звезда, а из этого диска в какой-то момент образуются планеты.
На самом деле, нет, они не образуются. Это вещество – оболочка, которую сбрасывает звезда. И вместе с ней в космос выбрасываются все созданные элементы, как фабрика выбрасывает продукцию. Вот в таких звездах маломассивных те элементы, которые были выброшены, потом попали к нам на Землю. Они попали в облако, из которого было сделано Солнце и наша Земля, и вот что нам попало, например, попали азот и кислород. Наша комната сейчас наполнена воздухом, мы дышим воздухом. Тут очень много частиц, в каждом кубическом сантиметре 1019 частиц, это очень много. Эти все частицы, практически все из них, были однажды выброшены в рамках такой планетарной туманности одной из маломассивных звезд. Вот именно те частицы, которые присутствуют здесь у нас в комнате.
Натрий и хлор. Возможно, маленьким слушателям эти слова еще не все говорят, я скажу просто – соль. Вот в колбочке обычная поваренная соль. Соль – это соединение натрия и хлора, двух элементов. И эта соль, эти частицы тоже когда-то были в планетарной туманности, 7 миллиардов лет назад. И теперь они у меня сейчас здесь, я их вам показываю. Там же выбрасывается кремний. Это достаточно легкий элемент, и поэтому компьютеры, мобильные телефоны, все полупроводниковые устройства когда-то были такой же планетарной туманностью. Не подобные атомы, а именно те, которые находятся сейчас здесь у нас. Как ни странно, из таких маломассивных звезд выбрасывается элемент – титан. 4 октября 1957 года был запущен первый искусственный спутник Земли – началась космическая эра. Правда, сегодня не круглая дата, но, тем не менее, это годовщина. Вот титан считается таким космическим элементом.
Если вы поедете на ВДНХ в Музей космонавтики, там будет памятник – взлетающая ракета. Вот она сделана из титана. Из него очень любят делать космические корабли. Первый спутник, правда, был сделан из алюминиевого сплава, но тем не менее. Или на Ленинском проспекте есть высоченный памятник Гагарину, он тоже сделан из титана. Но в нашем быту титан важен тем, что из него очень часто делают белила – обыкновенную белую краску непрозрачную. Вот этот лист белый, он белый и непрозрачный, скорее всего, потому, что здесь находится титан. То есть вот этот белый лист – это тоже планетарная туманность несколько миллиардов лет назад. Или, может быть, несколько планетарных туманностей, соединенных воедино.
И наконец, из такой же планетарной туманности выходят элементы, важные для нас самих, для тех частиц, из которых состоим мы. В первую очередь это углерод, фтор, фосфор, сера, но не железо. Мы живые существа, так называемая органическая жизнь. И очень важная составляющая нашего организма – это углерод. Большинство этих частиц, из которых состоим мы, когда-то были рождены в недрах одной из таких маломассивных звезд, и со временем попали на землю, попали в нас. Воздух в комнате – это смесь, которая лишь на четверть состоит из кислорода, но для жизни важен именно кислород. Это что касается маломассивных звезд. В них, как я уже сказал, образуются элементы до железа, причем железо, в общем-то, не улетает. А наша кровь, как мы знаем, она красная, потому что в ней есть железо. Вопрос: если железо не вылетает, как оно в нас попало? А попало оно к нам из других звезд. Не все звезды заканчивают свою жизнь таким спокойным образом. Если звезда достаточно тяжелая, достаточно массивная, живет она недолго, но умирает она ярко. В звездах почти как у людей – чем больше масса, тем короче жизнь. Поэтому следите за своей массой. И вот один из таких примеров – так называемая вспышка сверхновой звезды. Жила-была звезда (на фотокартинках) и 24 февраля 1987 года вспыхнула. По сути, звезда взорвалась. Звезда не смогла больше перерабатывать вещество, и она практически полностью разлетелась. И вот следы этого разлета мы до сих пор можем наблюдать. Эта центральная область – это газовая оболочка, которая разлетается и будет дальше и дальше расширяться. Так взрыв звезды представляет себе художник, а такие оболочки астрономы наблюдают реально в космосе при помощи космических телескопов. Это просто вещество, которое было наработано и взрывом было выброшено в космос, которое потом может пойти на строительство других звезд, планет и всего того, что на этих планетах происходит.
Уже сейчас понятно, что когда взрывается звезда, образуется практически все. Выбрасывается огромное количество элементов, в том числе которые потом станут кометами. И да, действительно на кометах может быть вода. Но во время взрыва массивных звезд интересно то, что не просто выбрасывается вещество, но могут образовываться другие элементы, гораздо более тяжелые.
Например, та же самая медь или какой-нибудь кобальт образуются именно в момент вспышки сверхновой. Медную монету я показывал, а в качестве примера кобальта могу показать такую кружечку для минеральной воды. Она синего цвета. Если вы видите где-то старую синюю краску, скорее всего, она синяя, потому что в ней находится кобальт. Эта кружка содержит достаточно большое количество этого вещества, и это то самое вещество, которое когда-то вылетело во время вспышки сверхновой звезды не очень далеко от того места, где родилось наше Солнце. То есть это память о том событии, о таком взрыве, она у меня дома есть и принимает на данный момент такие формы.
Как это происходит? Это, наверное, самый сложный момент во всей лекции. Я даже не буду говорить, как это называется по-научному, но, как я уже говорил, важно количество протонов. Представьте себе, что есть железо. В железе находится 26 протонов и какое-то количество нейтронов, например, 30. Когда звезда взрывается, вещество начинает разлетаться, там из частиц возникает очень сильная толкучка. Они там все в панике, ну еще бы, взрыв все-таки, они не знают, куда им деваться, они начинают быстро летать и сталкиваться друг с другом. И вполне возможна такая ситуация, что к ядру атома железа присоединится один нейтрон. Оно не перестанет быть железом, оно просто станет железом, в котором нейтронов не 30, а 31. Так может повториться несколько раз – 32 нейтрона, 33, то есть всего 59 частиц, а не 56, но после чего один из нейтронов превращается в протон, количество протонов увеличивается и уже превратилось в кобальт. Так возник новый элемент.
Этот процесс может повториться и идти дальше, например, до меди. Именно таким образом возникает медь, возникает медная монета. Вот, собственно, как образуется то вещество, те частицы, из которых состоим мы сами, из которых состоит наш мир. Часть из них образуется в звездах маломассивных и просто спокойно рассеивается типа того же самого титана или алюминия и соли. Элементы более тяжелые типа меди и кобальта образуются в грандиозных вспышках сверхновых звезд. И все те частицы, из которых сейчас состоим мы и те предметы, которые находятся у меня на столе, образовались несколько миллиардов лет назад во время одного или нескольких таких событий. Потом те атомы, которые образовались, они могут образовываться в молекулы. Вода – это соединение двух атомов водорода и атома кислорода. Этот процесс уже может идти на земле, потому что этот процесс идет за счет электромагнитных сил, а не за счет сил ядерных. Вот на земле ядерные реакции практически идти не могут, именно поэтому все атомы, которые у нас образовались, те атомы, которые есть, они образовались в звездах. Но это не единственное событие, память о которых у нас здесь на столе есть. Есть еще одно, по крайней мере, интересное астрофизическое, астрономическое событие или явление, память о котором есть прямо у нас здесь. Вы помните, что в "Волшебнике изумрудного города", по логике, весь город был усыпан изумрудами. На самом деле он был усыпан стекляшками, но просто им давали зеленые очки. Но будем считать, что он был все-таки изумрудный, то есть он был сделан из изумрудов. А откуда возникли те же самые изумруды? Этот город – это памятник какому астрономическому явлению? Изумруды образовались не в маломассивных и не в массивных звездах. То, что мы сейчас называем изумрудом, по большей части образовалось в рамках другого явления. Их тоже добывают из земли в виде таких самородков, потом их очищают, огранивают, и вот у меня есть вполне настоящий изумруд, ничуть не хуже, чем те, которые находятся здесь.
Что это такое? С точки зрения ученых, это минерал. И главная составляющая в этом минерале (там атомы разных типов) – бериллий. Тот самый бериллий, который я уже два раза показывал, в котором четыре протона и четыре нейтрона, который очень редкий и который не образуется в звездах. Смотрите, что может произойти. Жила-была галактика, типа такой, – это галактика М33, очень похожа на нашу, и в какой-то момент в ней вспыхивает яркая звезда. Это сверхновая звезда взрывается. Из нее начинают вылетать частицы, то есть образуются новые частицы, и уже начинают вылетать вновь образованные достаточно тяжелые частицы. Они вылетают, начинают лететь по галактике, они называются космические лучи. В принципе, эти частицы, тяжелые ядра, слепленные из большого количества протонов и нейтронов, могут столкнуться с кем-то, с более легкой частицей, с таким же протоном, мало ли что у нас в галактике летает, с пылинкой, еще чем-то. Они сталкиваются и разлетаются на осколки. Вот осколки могут быть уже ядрами поменьше. И часть этих осколков – это ядра бериллия и лития, тоже достаточно редкий элемент, который в звездах практически не образуется. Бериллий потом переходит в изумруды. Литий потом переходит в те же самые мобильные телефоны, в них находится аккумулятор, литиевый аккумулятор. То вещество (литий), из которого он сделан, было образовано в рамках таких столкновений у нас в галактике более тяжелых частиц с более легкими. То есть, прежде чем прилететь к нам на Землю и стать аккумулятором, эти частицы прошли очень долгий путь во многие тысячи световых лет.
В результате таблица химических элементов для астрономов выглядит немного в другой раскраске. Здесь каждым цветом показано то, как произошли эти элементы. Водород и гелий – считается их первичное происхождение, что они родились еще в момент происхождения вселенной. Более легкие элементы, которые показаны с розовым цветом, образовывались в маломассивных звездах. Естественно, они пересекаются с более тяжелыми, которые возникали в массивных звездах, сверхновых. Какие-то элементы в маломассивных звездах не вырабатываются. Например, в нашем Солнце железо никогда не будет выработано, но, тем не менее, свою водородно-гелиевую оболочку оно скинет через несколько миллиардов лет. Но помимо этого, здесь есть несколько элементов, которые показаны серым цветом. Это элементы, которых в природе нет. Что это значит? Казалось бы, в природе их нет, а в таблице они есть. Это элементы, которые в природе, скорее всего, не образуются. Они были созданы и открыты у нас на земле человеком в лабораторных условиях. Люди начали экспериментировать: давайте возьмем несколько разных тяжелых атомов и будем их сталкивать, вдруг они слепятся во что-то очень тяжелое. И действительно это получается сделать.
В качестве примера очень часто таким элементам дают имена известных ученых – к примеру, элемент менделевий, в котором содержится 101 протон, вокруг которых вращается 101 электрон. Единственная фотография, которую я нашел, это такой слегка светящийся голубоватым светом кусочек металла. Это вообще металл. Эйнштейний – это тоже металл, он тоже светится. Дело в том, что эти элементы радиоактивны, нестабильны и живут недолго. Менделевий живет лишь полтора месяца, потом половина его распадается. Этих элементов очень мало, их зачастую получают несколько атомов, но, тем не менее, для ученых достаточно, для того чтобы считать, что они открыты. И нельзя сказать, что то, что окружает нас, из них сделано. Поэтому по большей части, на 99%, те частицы, те элементы, те атомы, из которых состоим мы, из которых состоит все окружающее нас пространство, они хотя бы один раз уже побывали в недрах звезд, таких же звезд, которые вы видите, когда выходите ночью, за городом. Видите Млечный путь, видите звезды, в которых прямо сейчас образовываются такие же элементы.
И если меня спрашивать, не хотел ли бы я стать звездой, то я обычно отвечаю: спасибо, я ею уже был. На этом у меня все. Спасибо за внимание.