надо было тщательно проявлять и обрабатывать, что могло занять месяцы работы с микроскопом. Чоудхури и Бозе обнаружили доказательства существования двух новых субатомных частиц с массами, примерно в 200 и 300 раз превышающими массу электрона. Мы уже знакомы с одной из них – мюоном, но второй – новенький в нашей истории: пион. Существует три типа пионов (положительный, отрицательный и нейтральный), о которых мы поговорим подробнее в следующих главах, когда будем разбираться в новых частицах и силах, с помощью которых они взаимодействуют.

Несмотря на то что Чоудхури первой обнаружила частицу, ее вклад не был признан научным сообществом. В 1947 году британский физик Сесил Пауэлл (совместно с Джузеппе Оккиалини) использовал тот же метод, хотя и с улучшенными эмульсиями, чтобы продемонстрировать существование пиона. В 1950 году Нобелевский комитет присудил Пауэллу премию по физике «за разработку фотографического метода исследования ядерных процессов и открытие мезонов, осуществленное с помощью этого метода»[113], но Чоудхури не получила Нобелевскую номинацию. Причина, по которой ее эксперимент не рассматривался Нобелевским комитетом как открытие пиона, по-видимому, связана с тем, что качество использованных ею эмульсий не могло однозначно подтвердить полученные результаты, что было вызвано проблемами с поставками во время Второй мировой войны[114]. Но достаточно беглого поиска, чтобы найти ссылку Пауэлла на ее исследования в одной из его ключевых работ[115] и признание приоритета ее работы в его книге об элементарных частицах[116].

Блау несколько раз номинировалась на Нобелевскую премию по физике за изобретение метода фотоэмульсии, который научное сообщество, включая Пауэлла, признало необходимым для их прогресса в понимании космических лучей. Ее изобретение, произведенное в больших количествах фирмами Ilford и Kodak, привело к широкому использованию фотографических эмульсий и сыграло важную роль в открытии Пауэллом пиона. Однако предвзятые сообщения о ее вкладе и откровенно негативная оценка одного из членов Нобелевского комитета[117] стали причиной того, что Блау тоже осталась незамеченной.

Ситуации с Блау, Чоудхури и другими не аномальны. На протяжении всей истории было множество случаев непризнания или отрицания вклада женщин в науку, у этого эффекта даже есть свое собственное название: эффект Матильды. Это название было придумано в 1993 году историком Маргарет Росситер[118], оно отсылает к американской суфражистке Матильде Дж. Гейдж, которая в конце XIX века первая описала этот феномен. Росситер надеялась, что, дав эффекту название, она вдохновит историков, социологов и – хотелось бы надеяться – самих ученых рассказывать больше историй о систематически забытых женщинах в науке или работать над тем, чтобы лучше осветить их вклад.

Команды физиков по всему миру продолжали изучать космические лучи с помощью облачных камер и фотоэмульсий в течение следующих двух десятилетий, постепенно выясняя их свойства. Известно, что космические лучи имеют внеземное происхождение, и все же даже сейчас, почти столетие спустя, их образование плохо изучено. Информация от Космического телескопа Ферми предоставляет доказательства того, что они могут образовываться в сверхновых и набирать высокую энергию в гравитационных полях около черных дыр. Как бы они ни образовывались, мы знаем, что в основном они состоят из протонов с очень высокой энергией. Эти протоны проносятся сквозь атмосферу Земли и сталкиваются с атомами в воздухе, создавая лавину других частиц: мюоны и позитроны как раз-таки и есть эти «вторичные» частицы. Почти все протоны и многие вторичные частицы либо взаимодействуют с воздухом, либо распадаются (жизненный цикл мюонов составляет 2,2 микросекунды[119]) до достижения земли, поэтому первые исследователи отмечали меньшее количество космических лучей на уровне земли.

Космические лучи несут в себе огромное количество энергии – настолько большое, что они легко разбивают атомы на части. Если это произойдет в нужном месте, как поняла Мариетта Блау, ученые смогут наблюдать за результирующими фрагментами этих столкновений и узнать о природе атома и других частиц. Теперь мы знаем, что многие космические лучи прошли световые годы через Вселенную, принося с собой информацию о том, что находится в астрономических системах, таких как нейтронные звезды, сверхновые, квазары и черные дыры.

Здесь, на Земле, мы совершенно не обращаем внимания на ливень космических лучей, и все же около 100 из них проходят через наши тела каждую секунду. Каждую секунду на Землю обрушивается миллиард миллиардов космических лучей мощностью более миллиарда ватт. Если бы вы каким-то образом смогли использовать эту мощность и сложили ее в кВт (стиральная машина потребляет примерно 1 кВт в час), то это составит 3,6 миллиарда кВт в час, или около 32 000 ТВтч (терраватт-часов) в год, что примерно на 50 % выше потребления электроэнергии всей планетой в 2018 году.

По мере открытия новых частиц и сил одно оставалось верным: ученые, которые их открывают, почти неизменно считают, что они не будут иметь никакого практического применения. Точно так же, как Дж. Дж. Томсон не мог найти применения электрону, ценность космических лучей долго оставалась неясной. Теперь, спустя более века после первого обнаружения космических лучей и почти 80 лет после открытия мюона, достижения в области технологий привели к пониманию того, как космические лучи взаимодействуют с Землей, и к реальному применению как позитронов, так и мюонов.

Космические лучи могут рассказать нам больше об истории жизни на Земле. Воздействие космических лучей на азот в атмосфере создает радиоактивный изотоп углерода, называемый углеродом-14. Он взаимодействует с кислородом с образованием углекислого газа, который растения поглощают в процессе фотосинтеза. Животные и люди затем поглощают эти растения, потребляя в основном обычный углерод-12, но вместе с ним – небольшое количество углерода-14. В 1940-х годах Уиллард Либби понял, что, сравнивая количество углерода-14 с углеродом-12 в образце дерева, кости или другого органического материала, можно рассчитать, как давно умерло животное или растение, поскольку период полураспада углерода-14 составляет 5730 лет. Радиоуглеродное датирование, о котором мы подробнее поговорим в следующей главе, оказало глубокое влияние на археологию, позволив создать глобальную временную шкалу, на которую можно поместить события разных регионов и континентов. В результате теперь у нас есть предыстория не только отдельных регионов, но и всего мира.

Взаимодействие космических лучей может также рассказать нам об истории климата Земли и его изменениях на протяжении геологического времени, в частности, о влиянии Солнца. Солнце не является источником высокоэнергетических космических лучей – мы знаем это уже более столетия, с тех пор как Виктор Гесс запустил свой воздушный шар во время солнечного затмения, – но Солнце действительно влияет на то, сколько космических лучей достигает Земли. Теперь мы знаем, что Солнце постоянно выбрасывает материал, называемый солнечным