13
доминирующим компонентом. Когда же температура снизится
примерно до значения 3»103К, вещество окажется слишком холодным,
чтобы оставаться в ионизованном состоянии, и становится
совершенно прозрачным для излучения сразу же после того, как
станет нейтральным. Излучение практически больше не взаимодей-
^ Площадь = сечение столкновений
Нейтрон 5>
Длина -
скорость х бремя жизни
Рис. 3. Рассмотренный Гамовым цилиндрический объем, проходимый ней-
троном в ранней Метагалактике.
Длина цилиндра равна величине произведения тепловой скорости
нейтрона (при температуре 10е К) на характерное время бета-распада (время
жизни). Площадь поперечного сечения цилиндра равна сечению реакции
захвата нейтрона при столкновении с протоном, ведущей к образованию
дейтерия Доля нейтронов, образующих дейтроны, равна вероятности
нахождения одного протона в таких цилиндрах
14
ствует с веществом, обособленно участвуя в расширении
Метагалактики, в полной изоляции от вещества. И, таким образом, вновь
можно пользоваться выражением (9).
Гамова интересовало только поведение излучения до тех пор,
когда вещество станет нейтральным и не взаимодействует с
излучением. С этого момента лишь собственная тепловая энергия
препятствовала гравитационному сжатию вещества, так что
последнее фрагментировало и конденсировалось с образованием галактик.
Используя выражение (9), Гамов определил плотность массы
вещества при температуре среды 3»103К, а при помощи критерия
Джинса оценил размеры сжимающихся фрагментов. Таким
образом, он смог получить формулу масс галактик, содержащую
только фундаментальные константы и единственное предположение о
том, что половина первоначальных нейтронов, сталкиваясь с
протонами, образует дейтроны (G. Gamow: Nature, 1948, 162, 680).
Это был чрезвычайно ловкий прием даже для Гамова.
Статья Гамова вдохновила его бывшего аспиранта Альфера и
сотрудника Роберта Германа проделать более точные расчеты
(R. A. Alpher, R. С. Herman: Phys. Rev., 1949, 75, 1089). Наиболее
важным в них является то, что они заменили использовавшееся
Гамовым «приближение ранних стадий» [расширения
Метагалактики] более корректной теорией и рассмотрели изменение
температуры реликтового излучения вплоть до сегодняшней эпохи.
Принимая современную плотность массы вещества в Метагалактике
равной 10~30 г/см3, Альфер и Герман получили, что современная
плотность энергии реликтового излучения должна соответствовать
температуре в несколько градусов Кельвина.
Хотя в своих популярных работах Гамов настойчиво ссылался
на это предсказание, в последующих научных трудах он и его
сотрудники лишь незначительное количество раз повторяли данный
вывод. Что же касается проблемы регистрации реликтового
излучения, то, как, по-видимому, предполагали Альфер и Герман, оно
должно проявляться главным образом по увеличению плотности
энергии. Однако вклад реликтового излучения в общий поток
падающей на Землю энергии неразличим на фоне космических лучей
и интегрального света звезд (оба последних компонента обладают
сравнимой плотностью энергии). О том, что все три компонента с
приблизительно равной энергией вклада нельзя разделить друг от
друга, можно найти в письме Гамова к Альферу, написанном в