Мы говорили: для того чтобы произошла ядерная реакция, сталкивающиеся частицы должны обладать достаточной скоростью. И вот почему. Все атомные ядра имеют положительный электрический заряд. А одноименно заряженные тела отталкиваются. Значит, чтобы сблизиться, они должны иметь достаточную скорость, позволяющую с разлету преодолеть силы электрического отталкивания.
Представьте себе лыжника, которому нужно преодолеть снежный бугор. Если есть возможность разогнаться, лыжник может не тратить на это дополнительных усилий. Электрическое отталкивание атомных ядер создает между ними как бы такой бугор. Его называют потенциальным барьером.
Разогнать частицы до больших скоростей можно, нагревая их до высокой температуры. Достаточны ли для этого температуры звезд?
Высчитано, что температура в центре Солнца равна примерно 10–15 миллионам градусов. С точки зрения классической механики такая температура недостаточна для того, чтобы придать ядрам необходимую скорость.
Но иначе говорит рожденная атомной физикой новая, так называемая квантовая механика. Она говорит: потенциальный барьер мы не должны представлять себе как непроницаемый бугор. Он скорее похож на сугроб рыхлого снега. Пусть скорость лыжника недостаточна для того, чтобы взлететь на вершину бугра: он может пробить себе отверстие (тоннель) сквозь рыхлый снег… Такой процесс в атомной физике называется подбарьерным, или тоннельным, переходом. И в этом случае оказывается, что температура Солнца как раз достаточна для водородного цикла.
Итак, источник энергии Солнца перестал быть загадкой. Мы имеем все основания считать этим источником ядерные реакции, происходящие в водороде при температурах в миллионы градусов.
Надолго ли хватит Солнцу водородного ядерного горючего? За миллиард лет там выгорит всего лишь около процента водорода.
Но есть звезды, в которых выгорание должно происходить гораздо быстрее. Это гигантские, сравнительно молодые солнца…
Что будет со звездой, когда водород выгорит? Выгорание начинается в центре. Там образуется выгоревшее ядро. В этом ядре вещество сжимается до громадных плотностей. Если масса звезды мала, то она вся сжимается. Такие сверхплотные звезды называются белыми карликами. Если масса звезды велика, то вокруг ядра остается разреженная оболочка очень больших размеров. Такие громадные звезды называются красными гигантами.
Много еще неясного для нас в жизни звезд. Например, мы можем строить лишь догадки, как рождаются в звездах элементы более тяжелые, чем гелий. Но основной источник энергии для большинства звезд может считаться несомненным: это ядерные реакции, превращающие водород в гелий.