Найти в Дзене
Green Brain

Мяжа Чандрасехара. Частка 2

https://unsplash.com/photos/Q1p7bh3SHj8
https://unsplash.com/photos/Q1p7bh3SHj8

Субрахмань Чандрасехар

Праз тры гады пасля выхаду кнігі Эдынгтана, нецярплівы і ўсхваляваны дзевятнаццацігадовы выпускнік універсітэта ў Мадрысе, Індыя, сеў на борт парахода, які накіроўваўся ў Англію. Субрахманян Чандрасехар (1910—1995) быў прыняты на аспірантуру ў Кембрыджскім універсітэце. Падарожжа ў 1930 годзе прайшло паўтары дні праз Суэцкі канал, і яму трэба было нешта зрабіць, каб прабавіць час. Ён меў пры сабе кнігу Эдынгтана, якую ён пераносіў як Біблію, і ў яго была копія прарыўнага артыкула Р. Фаўлера, які прымяніў новую тэорыю квантавай механікі да праблемы шчыльнай матэрыі, складзенай з іёнаў і электронаў . Фаўлер паказаў, як прынцып выключэння Паулі для электронаў, які падпарадкоўваўся статыстыцы Фермі-Дырака, стварыў энергетычнае мора электронаў у іх найменшым энергетычным стане, званае дэгенерацыяй электронаў. Гэта выраджэнне было асноўнай квантавай уласцівасцю матэрыі, і яно мела пры сабе ўнутраны ціск, не звязаны з цеплавымі ўласцівасцямі.

Чандрасехар зразумеў, што гэта механізм ціску, які можа збалансаваць сілу цяжару ў астуджальнай зорцы і можа вырашыць парадокс белых карлікаў Эдынгтана. Калі параход усё больш набліжаўся да Англіі, Чандрасехар вывеў новы баланс паміж гравітацыйным ціскам і ціскам выраджэння электрона і выявіў радыус белага карліка як функцыю яго масы. Крытычным крокам у тэорыі Чандрасехара, задуманай адзін на параходзе ў моры з доступам да ўсяго некалькіх кніг і прац, стала ўключэнне адмысловай адноснасці ў квантавую фізіку. Гэта было неабходна, таму што шчыльнасць была настолькі высокай, а электроны былі настолькі энергічнымі, што яны дасягалі хуткасці, якая набліжалася да хуткасці святла.

Нешта цудоўнае, але і крыху страшнае здарылася, калі Чандрасехар уключыў у свой разлік рэлятывісцкія эфекты. Ён выявіў, што ціск дэгенерацыі электронаў можа збалансаваць сілу гравітацыі, калі маса белага карліка будзе менш, чым прыблізна ў 1,4 раза больш масы Сонца. Але калі б гном быў больш масіўным, то нават ціск дэгенерацыі электронаў было б недастатковым для барацьбы з гравітацыяй, і зорка працягвала б разбурацца. Да таго, што? Асаблівасць Шварцшыльда была адной з магчымасцей.

Чандрасехар напісаў два дакументы аб сваіх разліках, і, калі ён прыехаў у Англію, ён паказаў іх Фаўлеру, які павінен быў стаць яго дарадцам у Кембрыджы. Фаулер быў шчыра захоплены першай працай, прысвечанай выснове рэлятывісцкага ціску выраджэння электрона, і ён быў прадстаўлены для публікацыі. Другі дакумент пра максімальную ўстойлівую масу для белага гнома, які выклікаў незвычайную незвычайнасць галавы Шварцшыльда, зрабіў Фаўлеру нязручным, і ён сядзеў на паперы, не жадаючы даць згоду на публікацыю ў вядучым брытанскім астрафізічным часопісе. Чандрасехар раззлаваўся і без расчаравання адправіў яго без дазволу Фаўлера ў амерыканскі часопіс, дзе ў 1931 г. была апублікаваная «Максімальная маса ідэальных белых карлікаў». У гэтым артыкуле, напісаным за восемнадцаць дзён на параходзе ў моры, было ўстаноўлена тое, што стала вядома як мяжа Чандрасехар, за якую Чандрасехар выйграў бы Нобелеўскую прэмію па фізіцы ў 1983 годзе, але не раней, чым быў вымушаны весці вялікія бітвы за яе прыняцце.

Ліміт Чандрасехара выражаны ў масе Планка і масе пратона. Мяжа прыблізна ў 1,4 разы перавышае масу Сонца. Белыя карлікі з масай, большай за мяжу, не могуць збалансаваць гравітацыйны калапс за кошт рэлятывісцкай дэгенерацыі электронаў.

Артур Эдынгтан быў поўным пакетам - назіральнікам, які валодаў матэматычнымі і тэарэтычнымі навыкамі разумення агульнай тэорыі Эйнштэйна і здольнасцю будаваць тэорыю ўнутранай структуры зорак. Ён быў Зеўсам на Алімпе сярод астрафізікаў. У яго заўсёды было апошняе слова, і ён стаяў разам з Эйнштэйнам, катэгарычна выступаючы супраць незвычайнасці Шварцшыльда. У 1924 г. ён апублікаваў тэарэтычную працу, у якой атрымаў новы каардынатны кадр (цяпер вядомы як каардынаты Эдынгтана-Фінкельштэйна), у якім здымаецца незвычайнасць у радыусе Шварцшыльда. У свой час ён прыняў гэта да ўвагі, што незвычайнасць не існуе і што гравітацыйнае адсячэнне немагчымае [1]. Здавалася б, магчымасць цёмных зорак (чорных дзірак) была спынена. І Эдынгтан, і Эйнштэйн так сказалі! Але якраз яны пісалі некролог чорных дзірак, і з астранамічных назіранняў вынікала дзіўная новая форма матэрыі, якая аспрэчвала б погляды гэтых гігантаў.

Нешта цудоўнае, але і крыху страшнае здарылася, калі Чандрасехар уключыў у свой разлік рэлятывісцкія эфекты.

Працяг у частцы 3 https://zen.yandex.ru/media/id/5d65475f028d6800ad08a4d2/miaja-chandrasehara-chastka-3-5d90854ec49f2900b1b804b9