Второе «случайное» совпадение выражается в том, что разность масс нейтрона и протона Dmnp – элементарных частиц, составляющих ядра всех атомов,– лишь немногим превосходит массу электрона и составляет величину около 10-30 кг.
Если эти две «случайные» числовые зависимости учесть при анализе условий прекращения реакций взаимного превращения протонов и нейтронов, протекавших на ранней, горячей стадии эволюции Вселенной, то можно получить один из главных фундаментальных мировых параметров – количественное соотношение нейтронов и протонов во Вселенной. Детальные расчеты дают значение содержания нейтронов около 10% от общего количества тяжелых частиц[25]. Все эти нейтроны, объединившись с таким же количеством протонов, пошли на образование a частиц ядер гелия. Таким образом, основной элемент во Вселенной – водород образован оставшимися протонами, на которых не хватило нейтронов.
Роль водорода чрезвычайно важна – без него просто не могли бы cуществовать планеты, подобные Земле с ее огромными океанами, не было бы органических веществ и воды. Еще более существенно то, что водород является топливом для большинства обычных устойчивых звезд, таких, как наше Солнце. Наша же звезда светит благодаря последовательности ядерных реакций, которая начинается реакцией синтеза с образованием дейтрона – простейшего ядра, состоящего из протона p и нейтрона n. Если бы величина постоянной сильного взаимодействия as была бы на 5% меньше, то дейтрон не мог бы существовать, поскольку кинетическая энергия ядра превосходила бы энергию связи нейтрона и протона[26]. Следовательно, не могли бы существовать и устойчивые долгоживущие звезды.
К пагубным последствиям для всего живого привело бы и гипотетическое небольшое (всего на 2%) увеличение величины константы αs. В этом случае стало бы возможным протекание ядерной реакции с образованием ядер гелия с катастрофически быстрым расходом водорода[27]. Таким образом, все ядра водорода во Вселенной были бы израсходованы в ходе «Большого взрыва». Ни о какой жизни в подобной Вселенной, где, в частности, не было бы воды, не может идти и речи.
Не лишним будет также упомянуть и об идеальном «подборе» значений масс для элементарных частиц, что особенно заметно проявляется при гипотетическом варьировании их величин. Так, если бы разность масс нейтрона и протона составляла только одну треть своего значения, то не смог бы образоваться водород, столь необходимый для возникновения жизни во Вселенной. Увеличение же этой разности вдвое привело бы к невозможности существования дейтрона как стабильной частицы и, следовательно, нуклеосинтеза в недрах звезд. К аналогичным радикальным последствиям приводит небольшое (приблизительно вдвое) утяжеление и массы самой легкой заряженной частицы электрона[28]. Более того, если бы масса нейтрона была бы меньше своего значения всего на 0,2%, то атомов не было бы вовсе, поскольку свободные протоны могли бы распадаться на нейтроны с излучением позитронов[29]! Однако протон является самой стабильной из всех известных тяжелых частиц, его время жизни по современным оценкам составляет 1035-1040 лет[30]. В человеческом же теле насчитывается около 1029 протонов. Это означает, что в течении всей жизни ни одна такая частица в человеческом организме распасться не может. Если бы протоны не были бы столь стабильными, то ионизация, произведенная их распадами, представляла бы угрозу для существования живых существ.
В первые минуты, последовавшие после начала расширения Вселенной, происходил синтез легких элементов. Точно «запрограммированные» длительность и темп ядерных реакций обусловили ту «счастливую случайность», благодаря которой мы существуем.
Действительно, то, что около 94% атомов космического вещества приходится на долю водорода, а подавляющая часть остальных 6% состоит из гелия, связано с прекращением реакций взаимных превращений тяжелых частиц протонов и нейтронов через время t ≈ 1 сек после момента рождения Вселенной. Эти реакции чувствительны не только к скорости падения температуры, но и определяются значением фундаментальной постоянной слабого взаимодействия αω. Если бы эти реакции прекратились несколько раньше (при t ≈ 0,1 сек) или несколько позже (при t ≈ 1000 сек), то подавляющая часть вещества в результате состояла бы из гелия (около 80%) или водорода (около 100%) соответственно[31]. Однако и существенно меньший дисбаланс привел бы совсем к иному химическому составу Вселенной.
31
Розенталь И. Л. Элементарные частицы и структура Вселенной. М., «Наука», 1984. Новиков И. Д. Эволюция Вселенной. М., «Наука», 1979.