В 1938 году немецкий физик Ханс Альбрехт Бете исключил из списка возможных термоядерных реакций те из них, которые идут слишком быстро и могут привести к взрыву Солнца или же, наоборот, идут слишком медленно и не смогут поддерживать солнечное излучение. В конце концов он остановился на реакции, которая начинается с наиболее широко распространенного на Солнце водорода.
Бете предположил, что водород реагирует с углеродом, в результате сначала образует азот, а в ходе еще нескольких реакций — кислород. Атом кислорода распадается на гелий и углерод, после чего углерод вступает в очередной цикл реакции, а поскольку он не претерпевает изменений, углерод можно считать «ядерным катализатором». Результирующим эффектом этого ряда реакций является преобразование водорода–1 в гелий–4. Позднее были предложены и более короткие цепочки преобразования водорода–1 в гелий–4.[140]
Выделяемой в процессе синтеза гелия из водорода (в присутствии катализатора и без него) энергии вполне достаточно для поддержания излучения Солнца. Конечно же энергия образуется за счет уменьшения массы Солнца. Для поддержания излучения на обычном уровне Солнце теряет 4 200 000 тонн массы каждую секунду, преобразовывая 530 000 000 тонн водорода в гелий–4. Однако запасов углерода на Солнце настолько много, что, хотя оно уже и светит в течение 6 миллиардов лет, еще на несколько миллиардов лет водорода хватит.
Разрабатывая атомную бомбу, ученые научились, пускай и на очень короткий период времени, получать температуры, достаточные для начала ядерного синтеза на Земле. Новое оружие (водородная бомба) должно было обладать настолько чудовищной разрушительной силой, что многие ученые не решались его разрабатывать. Среди них был и Оппенгеймер, которому в 1954 году пришлось поплатиться за это, лишившись расположения политиков и ученых, а также доступа к секретной информации. Наиболее выдающимся среди тех, кто порицал Оппенгеймера и настаивал на продолжении работы над водородной бомбой, был Эдвард Теллер. Он сделал настолько много, что впоследствии получил весьма незавидный титул «отца водородной бомбы».
В 1952 году на Маршалловых островах США провели испытания первой водородной бомбы. Чуть позже свою водородную бомбу разработал Советский Союз, а Великобритания стала третьей ядерной державой. (Франция и Китай обладают лишь атомными бомбами.)
В то время как взрывная сила атомных бомб составляет 20 000 т тротила, успешно прошли испытания водородных бомб мощностью 50 000 000 тонн (50 мегатонн) тротила и более.
Лучевая болезнь
Водородная бомба представляет весьма «разностороннюю» опасность для человечества и жизни на Земле в целом. Мало того что взрыв водородной бомбы, пусть даже и экспериментальный, в мирное время сам по себе в несколько раз мощнее взрыва атомной бомбы, он имеет еще и долговременные и очень коварные последствия, так как образующиеся в результате взрыва продукты сильно облучают живую ткань.
Вскоре после открытия рентгеновского излучения было обнаружено, что в результате длительного воздействия лучей на коже образовывались очень медленно заживающие воспаления и ожоги. Это относится и к излучению радиоактивных веществ. Пьер Кюри специально подверг себя радиоактивному облучению, а затем описал появившиеся позднее симптомы болезни.
В случае поглощения энергии рентгеновских лучей, гамма-лучей или быстрых субатомных частиц в молекуле разрушаются химические связи и образуются молекулярные «осколки» (свободные радикалы) высокой энергии. В случае поглощения субатомной частицы атомом может измениться его природа и соответственно природа молекулы, в состав которой он входит. Если образовавшийся атом радиоактивен, он может испустить частицу, которая разорвет молекулу, даже если та не пострадала до этого.
Подобные химические изменения могут нарушить сложную систему работы клетки и клеточного взаимодействия, в результате чего, например, начнут расти отдельные клетки за счет остальных, что приведет к раку. Особенно подвержены действию радиации кожа, лимфатические узлы и костный мозг, вырабатывающий кровяные клетки. (Вероятность рака кожи увеличивается даже в результате длительного пребывания под ультрафиолетовым излучением.)
140
Об этих реакциях, а также синтезе гелия и других реакциях жизненного цикла звезды уместнее говорить в учебнике по астрономии.