Жизнь в мире без слабого взаимодействия

[Kweni]

Ну, поскольку без слабого взаимодействия не было бы звёзд, то очень сомнительна какая-либо жизнь в этом варианте.

[Kweni]

Раз разговор свернул с жизни на химические элементы, вот вам из книжки. Будто специально для вас писали.

В фантастических книгах фигурируют «гравитационные экраны», через которые не чувствуется тяготение, лучи, разрывающие химическиё связи, аппараты, уничтожающие трение, и т. д.
Но, пожалуй, никто еще не попытался представить себе, каким был бы мир без слабых взаимодействий.
А здесь есть где разыграться фантазии.
Слабые взаимодействия недаром называются еще и «распадными». Распад почти всех неустойчивых частиц связан именно с ними.
Значит, если бы по мановению какой-то волшебной палочки эти взаимодействия могли исчезнуть, сразу прекратились бы очень многие из известных нам типов превращений частиц. И нейтроны, и многие мезоны, и гипероны сделались бы устойчивыми и могли бы существовать как угодно долго.
К каким бы только чудесам это ни привело! Вот, например, периодическая система элементов. В ней сегодня сто шесть клеточек — сто шесть химических элементов зарегистрировано учеными.
А почему не больше? Существуют ли элементы с номерами 2000, 10 000 и т. д.?
Таких элементов нет, и более того, мы уверены, что они никогда не появятся в клетках менделеевской таблицы (Мы не касаемся здесь пока вопроса о гигантских образованиях из нейтронов — нейтронных звезд, о которых речь пойдет ниже.)
Причина этого, надо полагать, понятна всякому, кто внимательно читал предыдущую главу этой книги.
Ведь номер элемента совпадает с количеством протонов в его ядре. Чем больше это количество, тем больше стремящиеся разорвать ядро кулоновские силы. Компенсировать их способна только очень значительная нейтронная прослойка, ничего не прибавляющая к силам отталкивания, но цементирующая ядро силами мезонного притяжения.
Казалось бы, разбавив протоны достаточным количеством нейтронов, можно побороть кулоновскую неустойчивость в любом из ядер. Но здесь приходится вспомнить о нестабильности нейтронов... Как только их становится слишком много, появляется вероятность бета-распада, которая становится тем больше, чем значительнее относительная доля нейтронов в ядре.
Итак, ядра (с Z>100) не могут быть устойчивыми. Это хорошо известное обстоятельство приводит, в частности, к тому, что очень тяжелые элементы приходится, собственно, не открывать, а изготовлять. В готовом виде ни в недрах земли, ни в атмосфере, ни в глубинах океана таких элементов не найдешь. Для этого они слишком недолговечны. Ученым приходится применять обстрел ядер быстрыми ионами, следить за цепью сложных ядерных превращений, прежде чем чувствительнейшие приборы успеют в какое-то короткое мгновение зарегистрировать новый элемент, образующийся в невообразимо малых количествах, порой исчисляемых отдельным атомами.
Ну, а если бы распада нейтронов не было, если бы эти частицы, повинуясь нашей волшебной палочке, стали устойчивыми? Ведь тогда ничто не мешало бы наращивать их число. Менделеевская таблица значительно пополнилась бы. Правда, не до бесконечности, как кажется на первый взгляд. Вспомним о насыщении ядерных сил. Ядра-гиганты были бы очень непрочными и легко рассыпались бы на части. Но в какой-то степени можно «защищаться» от деления, приняв специальные меры против появления толчков и встрясок. Возможно, читателю после всего сказанного представится такая картина: на двери лаборатории надпись: «Внимание, слабые взаимодействия выключены». На лабораторном столе цод непрозрачным колпаком (чтобы исключить «встряску» светом) аморфное тело величиной с яблоко, плавающее в жидком гелии (ведь температуру тоже нужно сделать как можно ниже, чтобы предельно ослабить тепловые толчки). Впрочем, о плавании говорить не приходится: тело невообразимо тяжело, оно весит почти миллион тонн — и не разваливается на части под действием собственного веса, по-видимому, исключительно из гуманных соображений. Ведь стоит появиться в «яблочке» трещине в миллиардную долю миллиметра толщиной, как ядерные (короткодействующие!) связи окажутся разорванными, и чудовищные силы электростатического отталкивания разбросают осколки с бешеной скоростью.
На колпаке чинная надпись: «Элемент № 1 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000» и нечто относительно страхования жизни.

Продолжение следует - мне лень сразу много текста сканить.

[Kweni]

Нет, беленькая и с двумя осликами. Вторая половина:

Но еще более поразительные изменения произошли бы с таблицей изотопов.
В главе о ядерных силах говорилось, что изотопы при одинаковом числе протонов различаются количеством нейтронов в ядре. Изотоп может быть устойчивым лишь в том случае, когда соотношение между числом протонов и нейтронов остается в пределах стабильной нормы. Как только нейтронов становится больше, чем разрешается по этой норме, начинается бетараспад. Если бы не слабые взаимодействия, то бетараспада нечего было бы опасаться и возможности пополнения нейтронов в ядре колоссально увеличились бы. У водорода тогда стало бы не четыре изотопа (из которых только обычный водород и дейтерий стабильны), а практически бесконечное множество. Правда, гдето в районе тысячного изотопа появилась бы новая причина неустойчивости, связанная с тем, что атомный электрон начал бы задевать гигантское ядро, вокруг которого он вращается. Начала бы сказываться, кроме того, тепловая неустойчивость, о которой уже говорилось, и т. д.
Но это уже, так сказать, привходящие по отношению к внутриядерной ситуации обстоятельства.
В том удивительном мире, куда привела нас фантазия, могло бы существовать и быть устойчивым еще одно экзотическое ядро. Ему пришлось бы отвести нулевую (перед водородом) клетку в менделеевской таблице. Это ядро — вообще без протонов. Действительно, если бы нейтроны не распадались, то один, два, сотня, миллиард нейтронов могли бы существовать как стабильные системы. Их можно было бы рассматривать как ядра — изотопы того фантастического элемента, у которого, собственно, нет атомов в обычном смысле этого слова. Ведь электроны нейтронами не притягиваются. Атомы без электронов, без химических свойств — согласитесь, это действительно нечто диковинное!
Однако почему мы говорим только о нейтронах? Ведь, как мы имели случай убедиться, слово «неустойчивая» приходится писать почти в каждой клеточке таблицы элементарных частиц. Неустойчивость же, как неоднократно подчеркивалось, за немногими исключениями связана с тем, что мы, пока несколько условно, называем слабыми взаимодействиями. Не будь последних, не только нейтроны, но и мюоны, заряженные пи-мезоны, К-мезоны, а также частицы тяжелее протонов и нейтронов — такие частицы объединяются общим названием «гиперонов» — стали бы стабильными. Вот, к примеру, мюоны. Во многих отношениях они очень похожи на электроны и позитроны. Среди них есть заряженные как отрицательно, так и положительно. Но этим сходство не исчерпывается. Оно настолько велико, что физикам нередко начинает казаться, что, например, отрицательный мюон — это, в сущности, тот же электрон, но только «прибавивший в весе» за счет какихто пока неизвестных причин. Весит мюон действительно в 207 раз больше, чем электрон.
А как же распад,— спросите вы,— разве это не существенное отличие? Электрон устойчив, а мюон живет миллионные доли секунды. На это можно ответить таким примером. Представьте себе атом в возбужденном состоянии. Такой возбужденный атом тоже неустойчив: как правило, он почти мгновенно распадается на невозбужденный атом и фотон. И вместе с тем мы не говорим, что возбужденный и невозбужденный атомы — это разные системы, а предпочитаем употреблять выражение: одна и та же система в разных состояниях. Может быть, и мюон — это возбужденный электрон?
Однако этот увлекательный сам по себе вопрос увел нас несколько в сторону от темы. Мы хорошо знаем, какую «полезную нагрузку» имеют электроны. Они формируют оболочку атомов, а стало быть, в частности, определяют химические свойства. Движение электронов обусловливает токи в металлах; электрон — главное действующее лицо во всевозможных электроннолучевых приборах, начиная с простейшего диода (двухэлектродной лампы, применяемой в выпрямителях электрического тока) и кончая электронными микроскопами и бетатронами. Можно сказать, что электронам принадлежит ведущая роль в современной науке и технике. А не могли бы мюоны играть такую же роль? Мешает нестабильность... А если бы не она — все электронные функции не без успеха, а порой и с известным преимуществом могли бы принять на себя мюоны.
Не все сказанное относится к области фантастики (если бы не было слабых взаимодействий...). Атомы, например, у которых электроны заменены мюонами (отрицательными, конечно), действительно обнаружены. Как ни мало живут такие атомы, исследователям все же удалось заснять весь их спектр. А это очень интересно: ведь орбита мюонов в 207 раз (во столько раз они тяжелее электронов) ближе к  ядру,  чем  электронная.  Поэтому  мюон  гораздо сильнее чувствует все особенности структуры ядра и информирует нас о них посредством своего спектра.
Если мы уже заговорили о системах, в состав которых входят мюоны, то стоит упомянуть еще об одной любопытной возможности. Представьте себе нечто вроде атома водорода, но только пусть роль ядра играет положительный мюон. Будь мюон устойчивым, из таких атомов можно было бы составлять молекулы. Можно было бы получать необыкновенные химические соединения вроде «сверхлегкой воды» и т. д. Если бы мюоны были устойчивы, то можно было бы осуществить термоядерный синтез легких ядер без нагревания газа до высоких температур. Мюон экранирует заряд ядра и позволяет медленно движущимся ядрам слиться. Такие реакции происходят и с нестабильными мюонами, но редко.
Стоит еще упомянуть о гиперонах. Будь гипероны устойчивыми, необычайно обогатился бы набор атомных ядер. Оказались бы возможными стабильные ядра из смеси нейтронов, протонов и различных гиперонов, ядра из одних гиперонов. Из нейтральных гиперонов можно было бы строить электронейтральные куски гиперядерного вещества.
Тема «мир без слабых взаимодействий» дает такой простор для воображения, что мы могли бы еще долго заниматься обсуждением разных диковинных вещей. Однако мы и так потратили на фантастику много времени.
Нельзя лишь не сказать о самом главном: при выключении слабых взаимодействий погасло бы наше Солнце и все другие звезды.

Вот что написано в книжке. Ну, погасание звёзд обсуждаемого варианта не касается, так как там придумали крайне извращённый вариант с дейтерием. Хотя звёзды всё равно будут светить хуже наших.