Zdá sa, že máte zablokovanú reklamu

Fungujeme však vďaka príjmom z reklamy a predplatného. Podporte nás povolením reklamy alebo kúpou predplatného.

Ďakujeme, že pozeráte .pod lampou. Chceli by ste na ňu prispieť?

Hviezdny prach

.časopis .veda

Všetko na Zemi vrátane nás samotných sa skladá z

Všetko na Zemi vrátane nás samotných sa skladá z atómov. A prakticky všetky tieto atómy – s výnimkou atómov vodíka – vznikli pred miliardami rokov vo hviezdach. Sme deti hviezd.


Ešte kým si povieme niečo o tom, ako vlastne vznikli vo vesmíre jednotlivé chemické prvky, bude hádam dobré vybaviť narýchlo Nobelove ceny. Takže Bethe dostal, Gamow nedostal, Fowler dostal a Hoyle nedostal.
Všetci štyria vyššie menovaní (a nielen oni) existovali len vďaka špecifickým chemickým vlastnostiam uhlíkových atómov. Ale to, že týchto atómov je vo vesmíre dosť na vznik živej hmoty, je dôsledkom jednej špecifickej vlastnosti nie uhlíkových atómov, ale ich jadier.
Keby jadrá uhlíka nemali túto vlastnosť, neexistovalo by dosť uhlíka na to, aby vznikol život na Zemi. V skutočnosti by neexistovalo ani dosť prvkov ťažších ako uhlík, takže by nevznikla ani sama Zem.

.Bethe a Gamow
Na to, aby sa Rus z Odesy mohol stať v minulom storočí slávnym americkým fyzikom, bolo treba v prvom rade emigrovať zo Sovietskeho zväzu. George Gamow to skúsil trikrát. Prvý raz chcel aj s manželkou preplávať na kajaku Čierne more do Turecka. Druhýkrát chceli urobiť to isté, ale z Murmanska do Nórska. V obidvoch prípadoch im plány prekazilo počasie. Nakoniec dostali obaja súčasne povolenie zúčastniť sa na zahraničnej konferencii a tým to bolo vybavené.
Z Nemcov sa stávali slávni americkí fyzici ľahšie. Utiecť pred Hitlerom bolo začiatkom tridsiatych rokov jednoduchšie ako utiecť pred Stalinom. Aj Hans Bethe emigroval z Nemecka bez väčších problémov.

V Amerike sa Gamow aj Bethe venovali (okrem iného) problémom na pomedzí jadrovej fyziky a astrofyziky. Otázka znela, či vieme na základe poznatkov jadrovej fyziky úplne pochopiť, ako vyrábajú hviezdy svoju energiu. Gamow, ktorý patril k vedúcim osobnostiam prepojenia týchto dvoch fyzikálnych disciplín, zorganizoval v roku 1938 malú konferenciu, na ktorej sa jadroví fyzici a astrofyzici navzájom informovali o stave svojich oblastí. Hans Bethe bol jedným z účastníkov tejto konferencie a to, čo sa tam dozvedel, ho inšpirovalo na prácu, v ktorej detailnými výpočtami ukázal, aké konkrétne jadrové reakcie sú zodpovedné za energiu hviezd. Výsledky publikoval v roku 1939, Nobelovu cenu za ne dostal v roku 1967.
Jadrové reakcie však hrali vo vesmíre dôležitú úlohu už pred vznikom hviezd. Krátko po vzniku vesmíru vznikli jadrá vodíka, a z nich jadrovými reakciami jadrá hélia a ďalších prvkov. V roku 1948 vypočítal Gamow a jeho študent Alpher, aké množstvá jednotlivých chemických prvkov vznikli krátko po Big Bangu. Medzi autorov článku pripísal Gamow aj svojho priateľa Betheho, ktorý s článkom nemal nič spoločné. No ale odolajte pokušeniu mať článok, ktorého autormi sú Alpher, Bethe a Gamow (alfa, beta, gama).

.Gamow a Hoyle
George Gamow bol autorom a zároveň neúnavným propagátorom jednej z najväčších myšlienok v dejinách vedy – myšlienky, že vesmír vznikol z takzvaného Big Bangu. Fred Hoyle bol autorom názvu Big Bang a zároveň neúnavným antipropagátorom tejto myšlienky (názov Big Bang prvýkrát použil v populárno-vedeckej rozhlasovej relácii a myslel to pejoratívne).
Dnes sme presvedčení, že pravdu mal Gamow. V mnohých detailoch sa však mýlil, a celá teória Big Bangu slávila úspech len vďaka tomu, že Gamowove chyby neskôr iní fyzici opravili. Jednu z najvýznamnejších opráv urobil Fred Hoyle. Významnou mierou sa tak zaslúžil o celkový úspech teórie, proti ktorej tak urputne bojoval.
Jedna z Gamowových chýb sa týkala práve alfa-beta-gama článku. Vo výpočtoch nebola zahrnutá jedna špecifická vlastnosť jadier berýlia, ktorá sa ukázala extrémne dôležitou. Výsledky pre vodík a hélium táto chyba neovplyvnila, ale pre ťažšie prvky sa ukázala kritická. Po oprave totiž dávali výpočty Alphera a Gamowa oveľa menej ťažších prvkov, než ich vo vesmíre pozorujeme. A to znamenalo buď, že je teória Big Bangu nesprávna, alebo že ťažšie prvky vznikli neskôr.
Ako mohli vzniknúť neskôr? V jadrových reakciách v rámci hviezd. Z dvoch vodíkov deutérium, z dvoch deutérií hélium, a potom postupne lítium, berýlium, uhlík, kyslík, atď. Pri explózii v záverečnom štádiu života niektorých hviezd by sa potom všetky tieto prvky dostali do medzihviezdneho priestoru, kde by z nich postupne mohli vzniknúť ďalšie hviezdy a ich planéty.
A tak sa ľudia vrátili k výpočtom jadrových reakcií vo hviezdach. A znova sa ako problematické ukázalo berýlium. Jadrá tohto prvku boli nevyhnutné na to, aby vznikali ťažšie jadrá, túto svoju úlohu si však odmietali plniť. Sú totiž príliš nestabilné a skoro hneď po svojom vzniku sa rozpadajú, takže sa nestihnú zúčastniť jadrových reakcií, v ktorých by mali vzniknúť jadrá uhlíka a z nich potom jadrá ďalších prvkov.
Jedine, že by – uvedomil si Fred Hoyle – existovali jadrá uhlíka s veľmi špecifickou energiou. Na ne by sa totiž stihli premeniť jadrá berýlia po zrážke s jadrami hélia v horúcich jadrách hviezd. Blbé bolo, že jadrá uhlíka s takouto energiou neexistovali.

.Hoyle a Fowler
Fred Hoyle bol tvrdohlavý chlapík. Experimentálni jadroví fyzici, ktorí veľmi precízne merali, aké energie môžu nadobúdať jednotlivé atómové jadrá, tvrdili, že jadrá uhlíka s potrebnou energiou neexistujú. Pre Hoyla to znamenalo: „Buď sa mýlia oni, alebo ja. To znamená, že sa mýlia oni.“
A tak zašiel za Williamom Fowlerom, najväčšou svetovou kapacitou v meraní energií atómových jadier a povedal mu, že na základe jeho (Hoylových) výpočtov musia existovať jadrá uhlíka s energiou, ktorú zatiaľ Fowler a jeho spolupracovníci nenamerali. Nevieme presne, čo mu na to povedal Fowler, ale bolo to zrejme niečo ako: „Počúvaj, Hoyle, nikto na svete nevie vypočítať energie atómových jadier, tak ma tu neoblbuj a choď domov.“ Nevieme, čo na to povedal Hoyle, ale bolo to zrejme niečo ako: „Počúvaj, Fowler, ak neexistuje jadro uhlíka s takouto energiou, tak potom nemôže byť vo vesmíre dosť uhlíka na to, aby z toho bol nejaký Fowler alebo Hoyle. Takže skoč pekne do laboratória a ešte raz sa na to poriadne pozri.“
Fowler sa nechal presvedčiť a v priebehu týždňa ľudia v jeho laboratóriu naozaj našli jadrá uhlíka s energiou, akú predpovedal Hoyle. Obidvaja potom napísali spolu s dvoma ďalšími kolegami veľkú prácu o syntéze chemických prvkov vo hviezdach. A najmä za túto prácu (aj keď nielen za ňu) dostal potom Fowler Nobelovu cenu.
Je to spravodlivé? Čo je to za svet, v ktorom Gamow ani Hoyle nedostanú Nobelove ceny? Nuž, asi to nie je celkom spravodlivý svet. A môže za to uhlík.
Keby atómové jadro uhlíka nemalo jednu konkrétnu energiu, nemali by sme problémy so spravodlivosťou. Vesmír by okrem vodíka a hélia neobsahoval už skoro nijaké ďalšie chemické prvky. To by bol určite oveľa spravodlivejší svet, v podstate taký ľavicový ideál. Ale ak nie sme celkom ľavicovo orientovaní, tak jedno tomu uhlíku musíme priznať: vďaka nemu máme síce nespravodlivejší, ale zaujímavejší svet.
Ak ste našli chybu, napíšte na web@tyzden.sk.
.diskusia
.posledné
.neprehliadnite