ИСТОРИЯ С ПУБЛИКАЦИЕЙ



1. История с публикацией статьи Альтернативная гипотеза светимости Солнца началась еще в конце 2012 года. Было подготовлено сообщение от ПИЯФ, но после моего выступления на семинаре ОФВ, зав отделением А. А. Воробьев не разрешил эту публикацию. По его мнению, она противоречит общепризнанному представлению, и от имени Института опубликована быть не может. Она нарушает консенсус. Вот содержательная часть этого сообщения. Она написана 20 мая 2013 года.

ПЕТЕРБУРГСКИЙ ИНСТИТУТ ЯДЕРНОЙ ФИЗИКИ им. Б. П. КОНСТАНТИНОВА

Ф. Г. Лепехин

Альтернативная гипотеза светимости Солнца

Аннотация

Рассматривается альтернативная гипотеза, согласно которой светимость звезд и Солнца обеспечивается квантовыми флуктуациями вакуума, происходящими вблизи границы раздела нашего, четырех мерного мира, и многомерного мира. Благодаря этому, Солнце может испускать не только фотоны, но и, например, нейтрино разных сортов.

Введение

Солнце является ближайшей к нам обычной звездой, и его светимость, равная (3.846± 0.008) 1026 ватт, хорошо известна из опыта [1]. Эта светимость является источником жизни на Земле. Но объяснить этот простой факт, исходя из научных и общепризнанных представлений, мы не в состояний.
Судя по остаткам древнейших организмов на Земле, светимость Солнца существенно не изменилась за последние 3 миллиона лет, а есть снования предполагать, что оно светило еще и задолго до этого. Многие источники светимости Солнца были отвергнуты именно потому, что они не могли обеспечит энергией Солнце столь длительное время.
В 1939 году Бете предложил в качестве такого источника ядерные реакции, яко бы идущие в центре Солнца под действием высоких температур [2]. Это термоядерные реакции. До последнего времени это казалось, является единственно возможным источником светимости Солнца. В следующем разделе будут приведены новые экспериментальные данные, которые не совместимы с темоядерным источником светимости Солнца.
Далее приведены высказывания ряда наших ведущих ученых по этому вопросу. Еще 80 лет назад, Н. Бор и Л. Ландау полагали в работе [3], что закон сохранения энергии нарушается в процессе светимости звезд. К такому же выводу позднее, на основании своих наблюдений, пришел астроном Пулковской Обсерватории Н. А. Козырев [4].
Возможный механизм кажущегося нарушения закона сохранения энергии был предложен С. Хоукингом в работе [5], на примере светимости черных дыр. Этим механизмом являются квантовые флуктуации вакуума вблизи горизонта события. Насколько вблизи, и что такое горизонт события, обсудим позднее.
Наконец, о вакуумноподобной среде, о существовании которой писал Э. Б. Глинер в 1965 году [6]. Ее существование было подтверждено в 1998 году [7]. Эта среда, по современным представлениям, составляет около 70 процентов всей материи Вселенной.
В заключении будет рассмотрен вопрос о причинах ускоряющегося расширения Вселенной. Оно, согласно альтернативной гипотезе, представленной в этой работе, также связано со светимостью звезд и Солнца.

О невозможности термояда на Солнце

Вообще то, реакции синтеза, не зависимо от температуры, на Солнце, как и на Земле, конечно идут. Но вот являются ли они основным источником светимости Солнца, это вопрос, который надо еще доказать.
Сама идея о том, что раз Солнце светит, то обязательно должен быть источник энергии, является предрассудком, утверждением, не основанном на опыте. Скорее он основан на убеждении, что закон сохранения энергии (ЗСЭ) должен выполняться всегда. А это далеко не так. Известно, что он может нарушаться на короткое время в микромире. В нашем обычном мире ЗСЭ является следствием инвариантности системы относительно сдвига по времени на произвольную величину. Здесь время абсолютно. Но в общей теории относительности (ОТО) нет абсолютного времени. Здесь оно локально. Поэтому в ОТО нет ЗСЭ в привычном его понимании.
Однако, нарушение ЗСЭ не приводит ни к каким противоречиям в мире обычных по размеру тел и времен их наблюдения. Вечный двигатель в нашем мире не возможен. Другое дело, если мы имеем дело с необычно большими телами, когда пренебрегать эффектами ОТО нельзя. Здесь могут действовать другие законы. В конце концов, энергия это ведь не субстанция, это функция состояния системы. Она зависит от параметров, которые обычно не определяются. Мы можем, по какой-то причине, потерять какой-то параметр, и тогда нам будет казаться, что ЗСЭ нарушен. Поэтому, источника энергии на Солнце может и не быть, а, тем не менее, Солнце будет светить.
Рассмотрим, какие же экспериментальные данные подтверждают, что именно термоядерные реакции обеспечивают светимость Солнца. Вопреки часто повторяемым утверждениям, прямых доказательств нет, и, вероятно, уже не будет. Все доказательства являются косвенными. Есть, собственно, только одно такое доказательство. Это совпадение измеренного потока нейтрино от Солнца с расчетами по стандартной солнечной модели (ССМ) с учетом превращения одних типов нейтрино в другой тип. Без такого учета возможных превращений, измеренный поток нейтрино во всех экспериментах оказывался в 2, или даже в 3 раза, меньше расчетного. Это крупнейшее открытие за многие годы, по словам В. Л. Гинзбурга [8], было сделано в 1998 году. Статья эта написана в 2002 году. Но за десять лет ситуация сильно изменилась.
Во времена эксперимента Дэвиса [9], было естественным считать, что все регистрируемые нейтрино идут от Солнца, но после эксперимента [10] стало ясно, что это не так. В этой работе, за 1117 дней, в мишени, с массой 22.5 кт, было зарегистрировано около 100530 событий, расположенных равномерно по косинусу угла с направлением от Солнца, и только 11913 событий, расположенных над этим равномерным распределением, с косинусом угла больше, чем 0.975. Таким образом, только около 0.12 всех событий может идти от Солнца. Остальные события идут равномерно со всех сторон. А тогда расхождение расчета по ССМ с экспериментом будет, примерно, в десять раз больше. После чего становится бессмысленным добиваться согласия расчета и эксперимента.
Поток большинства регистрируемых нейтрино будет иметь не Солнечное происхождение, и он вовсе не обязан содержать только один тип нейтрино. Так что, обнаружение какой-то доли нейтрино другого типа вовсе не означает их перехода в этот тип. Они там могут быть изначально. Это было бы, если бы мы знали, что на Солнце рождаются только электронные нейтрино. Это второй широко распространенный предрассудок.
Солнце является самым большим телом в окрестности Земли. Первичные космические лучи со всех сторон бомбят Солнце. Да они и без Солнца идут вовсе не в пустоте. При этом рождаются нейтрино всех тех сортов в неупругих взаимодействиях частиц высокой энергии с протонами Солнца. Что же удивительного в том, что на Земле регистрируются все три типа нейтрино. И, наконец, в результате квантовых флуктуаций темной энергии, о которой дальше будет идти речь, могут рождаться не только фотоны, но и нейтрино всех трех сортов. Их мы и регистрируем как осцилляции.
До лета 2012 года считалось, что информацию о глубинах Солнца может дать только нейтрино. И все усилия были направлены на согласование потоков нейтрино, получаемых в расчетах по ССМ с экспериментом. Это удалось, в конце концов, сделать, и стало считаться доказательством существования термояда на Солнце. Но как раз в это время появилась экспериментальная работа по определению скорости потоков плазмы под поверхностью Солнца [11]. Работа выполнена в Обсерватории Солнечной Динамики NASA. Она основана на анализе миллионов снимков Солнца, полученных с высокой разрешающей способностью. По существу, впервые сделана томография потоков плазмы под поверхностью Солнца.
К удивлению исследователей, скорости потоков плазмы под поверхностью Солнца оказались в 20, или даже в 100 раз меньше ожидаемых по ССМ. Практически, это совпало с измеренными и ожидаемыми потоками нейтрино. Аномально слабая конвекция плазмы под поверхностью Солнца, наблюдаемая в данном эксперименте, ставит крест на ССМ, на всех наших представлениях о внутреннем устройстве Солнца. Ведь ССМ и состоит в том, что в центре Солнца идут ядерные реакции, там выделяется тепло, которое с помощью конвекции передается на периферию, где оно излучается. Если нет конвекции, то значит, наши представления о внутренности Солнца просто ошибочны. Зря мы подгоняли расчеты под эксперимент.
Итак, за 70 лет существования гипотезы о том, что светимость Солнца обеспечивается ядерными реакциями, не было получено никаких, даже косвенных, экспериментальных доказательств этого. На согласование с ССМ были направлены большие усилия, но она оказалась ошибочной. На Солнце, и на звездах, ничего не горит. Все это позволяет считать идею о том, что светимость Солнца обеспечивается термоядерными реакциями, не состоятельной. Она входит в противоречие с новыми экспериментальными данными.

История вопроса

Интерес к источнику светимости Солнца возник давно, но не будем касаться самых ранних гипотез, которые не смогли обеспечить столь длительное время светимости звезд и Солнца. Начнем с того, что Лев Ландау в 1931 году встретился с Нильсом Бором, и результатом этой встречи стала статья [3], опубликованная Л. Ландау в 1932 году. В ней он пишет: Following a beautiful idea of Prof. Niels Bohr's we are able to believe that the stellar radiation is due to simply a violation of the law of energy...
Замечательно, что Ландау особенно подчеркивает идею Бора о возможном нарушении ЗСЭ в решении проблемы светимости звезд. Это было очень смелое заявление двух великих ученых прошлого века. Ландау указывает, что нарушение ЗСЭ происходит, если масса звезды достигает величины порядка полутора масс Солнца.
На эту связь светимости звезды L, и ее массы M в 1946 году, в своей докторской диссертации [4] обратил внимание наш известный астроном Александр Николаевич Козырев. Он проанализировал десятки звезд, и установил, что зависимость L от M носит универсальный характер. Это делает невозможным существование в звездах любых источников энергии, которые бы не зависели от излучения.
Он пишет буквально следующее: Из этих данных следует обстоятельство фундаментального значения: светимость звезды является однозначной функцией массы и радиуса во всей области их возможных значений. При длительном существовании звезд необходимо равенство генерации энергии в звезде и ее расхода. Если эти процессы независимы друг от друга, то из этого следует жесткое ограничение возможных конфигураций звезд и упомянутая функциональная зависимость оказалась бы невозможной. Следовательно, в звездах нет источников энергии, которые бы не зависели от ее расхода. ...Звезда оказывается машиной, которая вырабатывает энергию. Опираясь на закон сохранения энергии, остается заключить, что звезда черпает свою энергию извне.
Отметим, что последние слова цитаты А. Н. Козырева буквально совпадают со словами Л. Ландау. Но начался ядерный бум, и слова наших корифеев науки были незаслуженно забыты. Теперь пришло время вспомнить о них, особенно еще и потому, что стал более понятен механизм кажущегося нарушения ЗСЭ в процессах светимости звезд и Солнца.
Как это . . .звезда черпает свою энергию извне ?!

Механизм светимости

Ответ на этот вопрос был получен еще в 1975 году, в работе С. Хоукинга [5], при рассмотрении вопроса о светимости черных дыр (ЧД). Это весьма не обычные объекты. Правда, пока, решающего экспериментального доказательства их существования не получено. Есть только кандидаты. Но с теоретической точки зрения, как утверждает А. А. Ансельм [12], их должно быть много. Название ЧД было предложено Уиллером в 1969 году, а догадался о их существовании Дж. Митчел еще в 1783 г. Он понял, что могут существовать звезды со столь сильным полем тяготения, что даже свет не сможет покинуть такую звезду.
При падении частицы или тела на ЧД, они пересекают линию, отделяющую ЧД от нашего мира. Эта линия называется горизонтом события. Это новое физическое понятие, которого раньше не было. А. А. Ансельм в [12] пишет, что за горизонтом события находится то, что нами, в принципе, не может наблюдаться. Как, к примеру, и то, что было до Большого Взрыва Вселенной. А все, что не может наблюдаться, по определению того же А. А. Ансельма, не является наукой. Мы подошли к границе познания. Там, за горизонтом события, нет времени, и нет никаких наших физических законов. Там другой мир.
Так вот, С. Хоукинг показал, что если существует вакуумноподобная среда, то в ней неизбежно возникают флуктуации. А вопрос о существовании такой среды будет рассматриваться в следующем разделе, поскольку он очень важен. Эти флуктуации возникают самопроизвольно, на время порядка 10-43 секунды, и состоят из пар частица-античастица. Нарушение ЗСЭ имеет место, но лишь на очень короткое время. Если все это происходит вблизи горизонта события, то одна из частиц может успеть его пересечь. Отсюда ясно, что вблизи значит на расстоянии меньше чем 10-33 см. Это естественная планковская длина. Частица, которая пересечет горизонт события, исчезнет из нашего мира, станет не наблюдаемой. А другая, со своей энергией и импульсом, останется в нашем мире, и будет дальше наблюдаемой. Нам будет казаться, что ЗСЭ нарушается. Частицы раньше не было, а потом она появилась. Можно, конечно, предположить, что частица, ушедшая за горизонт имеет отрицательную энергию, и тогда ЗСЭ будет спасен. Но проверить это мы никогда, в принципе, не сможем.

Вакуумноподобное состояние вещества

Это то, что сегодня принято называть темной энергией. Не следует путать ее с темной материей. Последняя, предположительно, состоит из частиц не известной природы, взаимодействующих с другими частицами только через гравитацию. А темная энергия не состоит из частиц, это вакуум.
Первым, кто показал в 1965 году, что алгебраическая структура тензора энергии-импульса в ОТО позволяет предположить, что существует макроскопическая форма вещества, обладающая свойствами вакуума, был Эраст Борисович Глинер, теоретик Физико-Технического Института им. А. Ф. Иоффе. Это состояние является единственно возможным конечным результатом процесса сжатия под действием гравитации, или процесса образования ЧД.
Э. Б. Глинер же и поставил вопрос о взаимодействии своего вакуума, с нашим, обычным миром. После работы С. Хоукинга стало ясно, что это взаимодействие происходит в виде появления частиц вблизи горизонта события. Гипотеза Э. Б. Глинера, о физической природе Большого Взрыва Вселенной, была в 1998 году экспериментально подтверждена в работе [11], а позднее и в других экспериментальных работах. Так было открыто ускоренное расширение Вселенной. Сол Перлмуттер, Брайн Шмидт, и Адам Рис за это открытие были удостоены Нобелевской премии в 2011 году. Сегодня факт существования темной энергии считается установленным.
Если излагаемая здесь гипотеза светимости звезд и Солнца верна, то укоренное расширение Вселенной объясняется очень просто. Светимость, это появление фотонов из вакуума. А их появление требует определенного объема в фазовом пространстве. Чтобы они появились, весь фазовый объем должен стать больше.
Обобщая, можно сказать, что механизм Хоукинга будет работать вблизи границы раздела нашего мира, и многомерного мира, в котором предполагается существование высших размерностей. А таких теорий много.
Механизм появления фотонов извне, по словам А. Н. Козырева, не исключает такого же появления и нейтрино. Физический вакуум может состоять из пары нейтрино и анти нейтрино. Под действием гравитации, одна из этих частиц уйдет за горизонт события, а другая будет наблюдаться в нашем мире. Таким образом, нейтрино могут появляться на Солнце не только в термоядерных реакциях, но и извне.
Хорошо забытая гипотеза о природе энергии, ответственной за светимость Солнца, имеет право на существование наряду с общепринятой в настоящее время гипотезой, что на Солнце горит водород. На звездах, и на Солнце может ничего и не гореть, а фотоны и нейтрино будут ими испускаться миллиарды лет. И только эксперимент может решить вопрос о справедливости той, или иной, гипотезы.

Заключение

Альтернативная гипотеза светимости звезд и Солнца была сформулирована молодыми и гениальными учеными прошлого века Нильсом Бором и Львом Ландау.
Дальше Н. И. Козырев показал в своих наблюдениях, что не может быть никаких источников энергии у звезд, оторванных от излучения.
Стивен Хоукинг открыл детали механизма кажущегося нарушения ЗСЭ в процессе светимости звезд. Это квантовые флуктуации вакуума.
Э. Б. Глинер, на основании ОТО, предсказал существование макроскопического вакуумноподобного состояния вещества. Оно взаимодействует с нашим миром только гравитационно, и должно было приводить к расталкиванию галактик.
Трем ученым, из разных групп, уже в наше время, за это открытие была присуждена Нобелевская премия.
На основании альтернативной гипотезы становится понятной универсальная зависимость светимости от массы. Она появляется как следствие гравитации. Это эффекты ОТО. Относительно масс они не велики. Действительно, масса Солнца равна 1.9889 1033 грамма, а масса протона (1.672 621 58) 10-24 г. Значит, Солнце, условно, имеет около (1.189) 1057 протонов. Тогда, каждый из протонов Солнца производит около 2 10-18 МеВ энергии в секунду. И он ее излучает.
Нам кажется, что Солнце излучает много. Но это только потому, что Солнце является единственным, невообразимо большим телом вблизи Земли. Пренебрегать свойствами тел с такой большой массой мы не в праве. У нас нет опыта для этого. За все время существования Солнца, а это около 5 1017 секунд, оно произвело извне около одного МеВ энергии на один свой условный протон. Согласитесь, это не очень много, если жизнь на Земле существует около трех миллиардов лет.
Автор выражает глубокую благодарность Валерию Андреевичу Щегельскому, за то внимание, которое он уделил этой работе. Без его помощи она вообще не могла быть написана.

Литература

1. Eur. Phys. J., 1 (2000) 1-4, 74.
2. Bethe H., Phys. Rev., 55 (1939), 434.
3. L. D. Landau, Phys. Z. Sowjetunin, 1 (1932), 285.
4. N. Kozyrev, Progr. in Phys., 3 (2005), 61-69.
Козырев Н. А., Избранные труды, Л., Изд-во Ленинградского университета, 1951, 447 с.
Козырев Н. А., 100 лет, http://www.nkozyrev.ru
Козырев Н. А., Причинная или несимметричная механика в линейном риближении, Пулково, 1958, 90 с.
5. S. W. Hawking, Commun. Math. Phys., 43 (1975), 199.
6. Э. Б. Глинер, ЖЭТФ 49 (1965), 542.
7. S. Perlmutter at al., Astronomical Journal, 1998, 116, 1009.
8. В. Л. Гинзбург, УФН 172 (2002), 213.
9. Р. Дэвис мл., УФН 174 (2004), 408.
10. M. Altman, R. I. Mosbaurer and Oberaurer, Rep. Prog. Phys., 64 (2001), 97.
11. S. M. Hanasoge, T. L. Duvall, K. S. Sreenivasan, http:\\www.sciencedaily.com/releases/2012/07/120709092457.htm
12. А. А. Ансельм, Физика атомного ядра и элементарных частиц. Материалы 33-ей Зимней Школы, ПИЯФ, С-Петербург, 1999, стр. 1-83.

2. Летом 2013 года, по просьбе Ю. Назарова, я выступил перед ребятами в детском клубе с сообщением на эту тему. Они, конечно, отличалось от предыдущего текста, так как было рассчитано на детскую аудиторию. На этом выступлении присутствовал редактор ПИЯФ в Гатчинской Правде, А. Волкова. Она и предложила мне подготовить публикацию в Гатчинских Средах. Эта публикация появилась в Гатчинской Правде 24 сентября 2013 года. Вот текст этой публикации.

АЛЬТЕРНАТИВНАЯ ГИПОТЕЗА СВЕТИМОСТИ СОЛНЦА

Солнце является ближайшей к нам звездой, и его светимость хорошо известна. Это, примерно, 2.4 10**39 МэВ в секунду. Кажется, что это очень много. Но не надо забывать, что Солнце содержит около 10**57 протонов. На каждый протон Солнца приходится около 10-18 МэВ/сек. Этой энергии достаточно для возникновения и поддержания жизни на Земле. И самое главное, нет никаких экспериментальных доказательств, того, что за 3-5 миллиардов лет светимость Солнца за это время заметно изменилась. Вероятнее всего, она оставалась неизменной. Невозможность объяснения столь долгого существования неизменной светимости Солнца и послужило причиной отказа от первых объяснений его светимости за счет сжатия Солнца. Оказалось, что этой энергии хватило бы только на 10-20 миллионов лет. В 1939 году Бете предложил в качестве источника светимости Солнца ядерные реакции синтеза легких ядер из нуклонов. Так, четыре протона, объединившись, в конечном счете, дадут одно ядро гелия и еще около 25 МэВ в виде кинетической энергии продуктов. Но только половина этой энергии может быть использована в виде светимости Солнца. Другая половина унесется двумя нейтрино, которые при этом образуются. Конечно, ядерные реакции синтеза легких ядер из нуклонов на Солнце, как и на Земле, идут. Но более внимательный анализ показывает, что получающийся, и регистрируемый на Земле, поток нейтрино не может обеспечить светимости Солнца. Есть еще, какой то, нам не известный, источник этой светимости. Более того, эксперименты на Обсерватории Солнечной Динамики NASA, опубликованные летом 2012 года, показали, что поток плазмы под поверхностью Солнца, примерно, в 20 – 100 раз меньше, чем это ожидалось по Стандартной Солнечной Модели (ССМ). По этой модели, в центре Солнца горит водород и выделяется тепло. Оно, с помощью конвекции, как у нас в комнате от батареи, распространяется к поверхности, где и излучается. Так вот, экспериментально показано, что этой конвекции и нет на Солнце. Нет печки, где тепло выделяется. Вся ССМ оказалась ошибочной. Конечно, альтернативная гипотеза об источнике Солнечного излучения появилась еще много лет тому назад. Так, в1931 году встретились два великих ученых 20 века – Л. Ландау и Н. Бор. В результате этой встречи Л. Ландау опубликовал статью, в которой он пишет об идее Бора, смысл которой состоит в том, что на Солнце нарушается закон сохранения энергии (ЗСЭ). Ландау показал, что это происходит только в звездах с массой около полутора масс Солнца. В 1946 году, Н. А. Козырев, астроном Пулковской Обсерватории, защитил докторскую диссертацию, в которой он показал, что на звездах не может быть никакого источника энергии, совместимого с наблюдаемой универсальной зависимостью светимости звезды от ее массы и радиуса. Эта диссертация была в 2005 году опубликована полностью в англо язычном журнале. Не много можно назвать таких диссертаций, что и говорит о ее научной ценности. Н. А. Козырев прямо пишет, что звезды, это машины, которые вырабатывают энергию «из вне». Ответ о том, как это происходит, был дан в статье С. Хоукинга, английского теоретика, посвященной светимости черных дыр (ЧД). Это своеобразные объекты, в которых сила гравитации столь велика, что свет не может их покинуть. Они взаимодействуют с нами только через гравитацию. Мы, в принципе, не можем никогда и ничего узнать, есть ли там частицы, заряды, и, вообще, есть ли там время, и действуют ли там какие либо физические законы, кроме законов общей теории относительности (ОТО). ЧД отделены от нас горизонтом событий. Это линия, пересекая которую любые частицы как бы исчезают из нашего мира. Так вот, С. Хоукинг показал, что если вблизи границы события, случайно, возникнет из вакуума пара частиц, то одна из них может пересечь горизонт событий, и она исчезнет, сделается не наблюдаемой. А другая останется, и нам будет казаться, что она возникла «из вне». Вот эти- то квантовые флуктуации вакуума мы и наблюдаем в виде светимости Солнца. Вопрос о существовании вакуумоподобной среды был рассмотрен Э. Б. Глинером, теоретиком из Физико-Технического Института АН СССР им. А. Ф. Иоффе, в его работе, опубликованной в 1965 году. Это то, что сегодня называют темной энергией. Он показал, что структура тензора энергии-импульса в ОТО, не противоречит существованию макроскопической среды со свойствами вакуума. При сжатии ее и возникает состояние, подобное ЧД. В 1998 и 1999 году, двумя независимыми группами исследователей, было показано, что наша Вселенная, на больших расстояниях, расширяется ускоренно. Чем дальше от нас, тем больше скорость разлета галактик. А именно это и должно было наблюдаться, если плотность темной энергии будет равна (7±1) 10**(-30) г/см3. Это в несколько раз больше плотности водорода во Вселенной. Таким образом, существование макроскопической среды со свойствами вакуума, или темной энергии, составляющей большую часть массы Вселенной, было экспериментально подтверждено. За эту работу Сол Перлмуттер, Брайн Шмидт, и Адам Рис в 2011 году были удостоены Нобелевской Премии. Мысль о том, что существует мир, с числом измерений больше четырех, существует с начала прошлого века. И вот, наконец, с открытием квазикристаллов израильским ученым Д. Шехтманом, это впервые экспериментально подтверждено. Квазикристаллы нашли еще в 1940 году, на Алтае. Но структура их была не совместима с нашим миром. «Этого не может быть, потому что не может быть никогда», так было решено нашими кристалловедами, и их появление было объяснено внеземным происхождением. И вот Д. Шехтман их получает. Единственное объяснение этого наблюдения состоит в том, что они образуются на границе раздела нашего, четырехмерного мира, и другого, многомерного, мира. Только так и могут появиться квазикристаллы. В 2011 году Д. Шехтман за это открытие так же получил Нобелевскую Премию. Несколько слов о ЗСЭ. На самом деле, ЗСЭ в нашем мире выполняется только как следствие инвариантности по отношению к сдвигу во времени. В нашем мире время абсолютно. Но в ОТО нет абсолютного времени. Время зависит от окружающих тел и полей. Поэтому, в ОТО нет ЗСЭ в привычной нам форме. Раньше мы знали, что и в микромире возможно нарушение ЗСЭ на очень короткое время. Значит, ЗСЭ справедлив только при определенных условия. Но это нарушение ЗСЭ в ОТО и в микромире, не дает никакой надежды на осуществление «вечного двигателя» – периодически действующего устройства, единственным результатом которого было бы получение работы или тепла. Вернее, такое устройство должно быть размером и массой с Солнце. Для подобных, больших, тел будут действовать совсем другие законы, очень не похожие на те, что действуют в нашей повседневной жизни. Но все эффекты производства энергии «из вне» будут масштаба эффектов ОТО. Они будут малы. Солнце, за 10 миллиардов лет, а это, примерно, возраст Вселенной, на один свой протон произведет энергии около одного МэВ-а, или, что то около 0.001 доли массы покоя протона. Возможно, что неизбежное осознание того факта, что на Солнце и на звездах нет никакого источника энергии, ничего там не горит, и они действительно ее вырабатывают, в будущем, будет иметь и практические последствия. Как сказал М. Фарадей в ответ на вопрос о том, какая польза от того, что магнитная стрелка отклоняется вблизи проводника с током – «Это как ребенок, вырастет, узнаем». М. Фарадей открыл новое, не наблюдавшееся ранее, физическое явление. Это открытие фундаментальной физики. Никто не мог этого предвидеть, и, тем более, руководить, или планировать такое открытие. Как это пытается сегодня делать высшее руководство нашей страны. Такие фундаментальные открытия делаются людьми, которыми движет только любопытство. Таким человеком и был Михаил Фарадей. Но что произошло дальше, относится уже не к фундаментальной, а к прикладной науке. Сотни, если не тысячи, ученых, инженеров и изобретателей работали над тем, чтобы открытие Фарадея вошло в нашу жизнь. Здесь уже возможно, и даже необходимо, планирование результатов. Наиболее ярко это видно на примере создания атомного оружия. Я не хочу сказать, что ученые, занятые в фундаментальной науке, чем- то лучше, если хотите, выше, ученых прикладной науки. Нет. Просто, каждый должен делать то, что он может. И будь что будет. Практические последствия фундаментальных открытий не предсказуемы.
Ф. Г. Лепехин, ВНС Петербургского Института Ядерной Физики им. Б. П. Константинова.

3.На эту публикацию, по слухам, до меня дошедшим, последовала реакция Дирекции ПИЯФ, которая сочла ее антинаучной. Раньше только политбюро решало, что есть наука, а что антинаука (Лысенковщина и т. д.) Теперь эту функцию верховного судьи присвоил себе и Административный Совет ПИЯФ. Во всяком случае, в Гатчинской Правде появилась статья А. В. Дербина, текст которой приводится ниже.

ПОЧЕМУ СВЕТИТ СОЛНЦЕ

Солнце – рядовая звезда нашей Галактики, но единственная, которую можно наблюдать с близкого расстояния. Все другие звезды находятся от нас существенно дальше. Ближайшая звезда Проксима Центавра из звездной системы Альфа Центавра в 2500 раз дальше Солнца. Из наблюдений хорошо известны такие характеристики Солнца, как масса (2 1030 кг), радиус (700 тыс. км) и расстояние до Земли (150 млн. км).
Поток солнечного излучения, проходящий через площадку в 1 кв метр, расположенную перпендикулярно потоку излучения на входе в атмосферу Земли, равен 1.4 кВт на метр кВ. Это мощность хорошего электрического чайника. Из-за поглощения в атмосфере максимальный поток солнечного излучения меньше, на экваторе он составляет 1.0 кВт на метр кВ. Определенная таким образом общая светимость Солнца составляет гигантскую величину – 3.8 1026 Вт. Крошечная часть этой мощности, попадающая на Землю, в 100 тысяч раз превышает мощность, вырабатываемую человечеством в настоящее время.
Вопрос об источнике солнечной энергии стал актуальным после того, как в 40-х годах 19 века был сформулирован закон сохранения энергии. Стало ясно, что химической энергии недостаточно для восполнения расходов энергии Солнца. Ели Солнце представляет собой огромный шар из каменного угля, оно должно было сгореть всего за 4 тысячи лет. Один из авторов закона сохранения энергии Р. Майер считал, что энергию Солнцу дают падающие на него метеориты. Г. Гельмгольц и лорд Кельвин предполагали, что солнечная энергия вырабатывается за счет гравитационной энергии при сжатии Солнца.
Открытие радиоактивности в начале 20 века привело к тому, что идея радиоактивного источника энергии стала наиболее популярной. Загадкой оставались результаты спектроскопических измерений, которые показали, что Солнце состоит из водорода и гелия, а линии тяжелых радиоактивных элементов (урана, тория, радия) отсутствовали.
Точные измерения масс ядер позволили выдвинуть гипотезу о том, что энергия Солнца есть энергия слияния четырех ядер водорода в ядро гелия-4, состоящего из двух протонов и двух нейтронов. Ядро гелия-4 легче 4-х протонов на 0.7% (4.6 10-26 г.) Эта масса, согласно знаменитой формуле E=mc2, превращается в энергию, равную 26.73 МэВ. Именно благодаря этому и светит Солнце.
Чтобы эта гипотеза стала общепринятой, нужно было открыть механизм, позвляющий протонам переодолевать кулоновское отталкивание – туннельный эффект (Г. Гамов, 1929), открыть нейтрон (Д. Чадвик, 1932) и дейтерий – тяжелый изотоп водорода (Г. Юри, 1932), и построить теорию слабого взаимодействия (Э. Ферми), которая включала гипотезу о существовании нейтрино (В. Паули, 1931).
В современном виде протон-протонная цепочка (рр-цепочка) ядерных реакций была предложена в работе Г. Бете в 1939 году. В то же время Бете, и независимо от него К. Вайцзеккером, был предложен азотно-углеродный цикл (CNO-цикл). По современным представлениям вклад CNO-цикла в общее энерговыделение составляет всего 1%, но он является определяющим в более горячих и тяжелых звездах.
Цепочка рр-реакций начинается со слияния двух протонов в ядро дейтерия, при этом испускается позитрон и нейтрино. Превращение протона в нейтрон обусловлено слабым взаимодействием, поэтому скорость реакции мала – около 14 млрд лет требуется протону, чтобы образовать ядро дейтерия. Именно эта реакция определяет скорость выгорания Солнца. Излучаемые нейтрино, известные как рр-нейтрино, имеют непрерывный спектр с максимальной энергией 420 кэВ.
Образующийся дейтерий почти мгновенно, в течении нескольких секунд, захватывает протон и превращается в гелий-3 + гамма. При этом испускается гамма квант с энергией 5.49 МэВ. Образующееся ядро гелий-3, в большинстве случаев (83%), сливается с другим ядром гелия-3. При этом образуется ядро гелий-4, освобождается два протона и 12.86 МэВ кинетической энергии.
Полная схема выглядит немного сложнее. Всего в рр-цепочке происходит 11 различных реакций, в которых испускается 5 нейтрино с различными энергиями, уносящих 4.5% полного энрговыделения. Еще три нейтрино испускаются в реакциях CNO-цикла.
Ядерные реакции происходят в самом центре Солнца – ядре, где высокая температура (15 млн градусов) и большая плотность (150 г на см в кубе) позволяют протонам иногда преодолеть кулоновский барьер и подойти друг к другу на расстояние действия ядерных сил. По способу отвода энергии Солнце разделяется на зону лучистого переноса и конвективную зону. На поверхности Солнца температура составляет всего 6 тысяч градусов.
Нейтрино – замечательные частицы, они способны пройти огромные расстояния, не потеряв своей энергии. Если энергия, выделившаяся в центре Солнца, будет испущена в виде фотона через сотни тысяч лет, то нейтрино покидают Солнце со скоростью, близкой к скорости света, и уже через 8 минут достигают Земли. Нейтрино – главные, и пока единственные, свидетели правильности наших представлений о том, что происходит в центре Солнца.
Несмотря на мизерную вероятность взаимодействия, нейтрино могут быть зарегистрированы, Поскольку их поток очень большой. Впервые солнечные нейтрино были зарегистрированы в реакции, предложенной Бруно Понтекорво (1946). Под действием нейтрино ядра хлора могут превратиться в ядра аргона. В эксперименте Р. Дэвиса (1970), измеренная скорость образования ядер аргон-37 составила лишь 1/3 от предсказываемой стандартной солнечной моделью (ССМ). Так возникла проблема дефицита солнечных нейтрино, которая была окончательно разрешена только через 30 лет.
В этом году исполнилось 100 лет со дня рождения Б. Понтекорво. Это событие широко отмечалось не только в России и в Италии, но и во всем мире. Б. Понтекорво внес огромный вклад в физику нейтрино, его идеи об осцилляциях нейтрино привели к решению проблемы солнечных нейтрино
К настоящему времени восемь различных детекторов зарегистрировали нейтрино: три радиохимических и пять электронных детектора. То, что нейтрино летит от Солнца, установил детектор Super Kamiokande, который регистрирует рассеяние нейтрино на электроне. Быстрые электроны, которые возникают в этой реакции, сопровождает свечение Вавилова-Черенкова, которое позволяет определить как энергию, таки направление движения электрона. На рисунке показано, как выглядит Солнце в регистрируемых нейтринных лучах, даже если оно находится с другой стороны Земли.
Самый молодой детектор солнечных нейтрино Borexino начал набор данных в 2007 году. До Borexino электронные детекторы регистрировали только нейтрино с большой энергией, поток которых составлял всего одну десятитысячную от общего потока солнечных нейтрино. Borexino удалось зарегистрировать низкоэнергетические нейтрино из двух реакций рр-цепочки, подтвердив справедливость стандартной модели Солнца и осцилляционного решения солнечных нейтрино.
Ограниченный размер статьи позволяет лишь упомянуть о новом перспективном разделе физики Солнца – гелиосейсмологии, которая изучает структуру, состав и динамику внутри Солнца путем анализа акустических колебаний на поверхности Солнца.
Благодаря регистрации нейтрино мы уверены, что именно ядерные реакции из рр-цепочки протекают в Солнце и они обеспечивают энергией практически всю светимость Солнца. Более того, измерив потоки нейтрино, можно вычислить температуру и плотность вещества в Солнце, и даже концентрацию более тяжелых элементов, чем гелий. Данные, полученные в экспериментах с солнечными нейтрино, находятся в хорошем согласии с расчетами, выполненными в рамках ССМ.
Задача следующего поколения детекторов нейтрино в прецизионном измерении спектров электронов отдачи для всех солнечных нейтрино. Это позволит глубже понять как структуру и процессы, происходящие в Солнце, так и физику взаимодействий нейтрино и механизм нейтринных осцилляций в веществе.
доктор физ.-мат. наук А. В. Дербин
4. В ней приводится консолидированный взгляд на проблему светимости Солнца, сложившийся лет тридцать назад. И конечно, автор имеет право разделять этот взгляд, и считать его справедливым. В работе нет никаких высказываний против публикации в предыдущем номере Гатчинской Правды альтернативной точки зрения. Нет и ничего о работах Л. Ландау, Н. Бора и А. Н. Козырева. Автор считает, что температура в центре Солнца равна 15 миллионов градусов. Но хорошо известно, что экспериментальных данных об этом нет. А вот Козырев, специалист по астрономии, считает, что она не выше 6 миллионов. Нет ничего и о последних экспериментальных данных НАСА. Все, что написано автором в этой статье, давно, и хорошо известно. И я признаю право А. А. Воробьева считать эту точку зрения справедливой, но я считаю своим правом отстаивать альтернативную гипотезу, автором которой, конечно, я себя несчитаю.
5. Что я и сделал, обратившись к возможности публикации ее в других журналах. Не скрою, я получил и несколько отказов по разным причинам. Но вот 13 февраля 2014 года, из журнала International Journal of Advance Innovations, Thoughts & Ideas я получил извещение, что она будет опубликована в 3 томе, в выпуске 1. А получили они мою статью 28 октября 2013 года. Получена положительная рецензия. Правда, перевод, который я им послал, был очень плохого качества. Это был машинный перевод текста отвергнутого сообщения ПИЯФ. Я уже и не надеялся, и не обратился к профессионалам. Его я здесь не привожу. Считаю излишним.
6. В опубликованном тексте есть благодарность В. А Щегельскому за внимание к работе. Оно с ним согласовано. Предполагаю, что и публикация статьи в американском журнале оказалась возможной не без его помощи. Спасибо.
19 февраля 2014 г. Файл istpub.htm Лепехин Ф. Г.