Reakcje jądrowe w żarówkach i bakteriach

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-16 16:14

Nauka ma swoje własne zakazane tematy, swoje własne tabu. Dziś niewielu naukowców odważy się badać biopola, ultraniskie dawki, strukturę wody…

Tereny trudne, pochmurne, trudne do poddania się. Łatwo tutaj stracić reputację, będąc znanym jako pseudonaukowiec i nie ma co mówić o otrzymaniu grantu. W nauce niemożliwe i niebezpieczne jest wychodzenie poza ogólnie przyjęte koncepcje, naruszanie dogmatów. Ale to wysiłki śmiałków, którzy są gotowi odróżnić się od wszystkich innych, czasami wytyczają nowe ścieżki w wiedzy.

Niejednokrotnie zaobserwowaliśmy, jak w miarę rozwoju nauki dogmaty zaczynają się chwiać i stopniowo nabierają statusu niekompletnej, wstępnej wiedzy. Tak więc i nie raz było to w biologii. Tak było w fizyce. To samo widzimy w chemii. Na naszych oczach prawda z podręcznika „skład i właściwości substancji nie zależą od metod jej wytwarzania” upadła pod naporem nanotechnologii. Okazało się, że substancja w nanoformie może radykalnie zmienić swoje właściwości – np. złoto przestanie być metalem szlachetnym.

Dziś możemy stwierdzić, że istnieje sporo eksperymentów, których wyników nie da się wytłumaczyć z punktu widzenia ogólnie przyjętych poglądów. A zadaniem nauki nie jest odrzucanie ich, ale kopanie i próba dotarcia do prawdy. Stanowisko „to nie może być, bo nigdy nie może być” jest oczywiście wygodne, ale nie może niczego wyjaśnić. Co więcej, niezrozumiałe, niewyjaśnione eksperymenty mogą być zwiastunami odkryć w nauce, jak już się stało. Jednym z takich gorących tematów w sensie dosłownym i przenośnym są tak zwane niskoenergetyczne reakcje jądrowe, które dziś nazywane są LENR - Low-Energy Nuclear Reaction.

Poprosiliśmy o doktora nauk fizycznych i matematycznych Stepan Nikołajewicz Andriejewz Instytutu Fizyki Ogólnej. AM Prochorow RAS, aby zapoznać nas z istotą problemu i niektórymi eksperymentami naukowymi przeprowadzonymi w rosyjskich i zachodnich laboratoriach i opublikowanymi w czasopismach naukowych. Eksperymenty, których wyników nie potrafimy jeszcze wyjaśnić.

Reaktor „E-Sat” Andrea Rossi

W połowie października 2014 r. światowe środowisko naukowe było podekscytowane wiadomością - raport opublikował Giuseppe Levi, profesor fizyki na Uniwersytecie Bolońskim i współautorzy wyników testów reaktora E-Sat, stworzonego przez włoski wynalazca Andrea Rossi.

Przypomnijmy, że w 2011 roku A. Rossi zaprezentował publiczności instalację, nad którą przez wiele lat pracował we współpracy z fizykiem Sergio Fokardi. Reaktor o nazwie „E-Sat” (skrót od Energy Catalizer) wytwarzał nienormalną ilość energii. E-Sat był testowany przez różne grupy badaczy w ciągu ostatnich czterech lat, gdy społeczność naukowa naciskała na recenzowanie.

Najdłuższy i najbardziej szczegółowy test, rejestrujący wszystkie niezbędne parametry procesu, przeprowadziła w marcu 2014 r. grupa Giuseppe Levi, w skład której weszli tacy niezależni eksperci jak Evelyn Foski, fizyk teoretyczny z włoskiego Narodowego Instytutu Fizyki Jądrowej w Bolonii, profesor fizyki Hanno Essen z Królewskiego Instytutu Technologicznego w Sztokholmie i przy okazji były przewodniczący Szwedzkiego Towarzystwa Sceptyków, a także szwedzcy fizycy Bo Hoystad, Roland Petersson, Lars Tegner z Uniwersytetu w Uppsali. Eksperci potwierdzili, że urządzenie (rys. 1), w którym jeden gram paliwa został podgrzany do temperatury około 1400 °C za pomocą energii elektrycznej, wytwarzało nienormalną ilość ciepła (AMS Acta, 2014, doi: 10.6092 /unibo/amsacta/ 4084).

Ryż. jeden. Reaktor E-Cat Andrei Rossi w pracy. Wynalazca nie ujawnia, jak działa reaktor. Wiadomo jednak, że w rurce ceramicznej umieszczone są wsad paliwowy, elementy grzejne oraz termopara. Powierzchnia rury jest użebrowana dla lepszego odprowadzania ciepła.

Reaktorem była rura ceramiczna o długości 20 cm i średnicy 2 cm, wewnątrz reaktora znajdował się wsad paliwa, elementy grzejne oraz termopara, z której sygnał był podawany do sterownika grzania. Zasilanie do reaktora było dostarczane z sieci elektrycznej o napięciu 380 woltów przez trzy druty żaroodporne, które podczas pracy reaktora były rozgrzewane do czerwoności. Paliwo składało się głównie z proszku niklu (90%) i wodorku litowo-glinowego LiAlH₄(10%). Po podgrzaniu wodorek litowo-glinowy rozłożył się i uwolnił wodór, który może zostać zaabsorbowany przez nikiel i wejść z nim w egzotermiczną reakcję.

W raporcie stwierdzono, że łączne ciepło generowane przez urządzenie w ciągu 32 dni ciągłej pracy wynosi około 6 GJ. Z elementarnych szacunków wynika, że zawartość energetyczna proszku jest ponad tysiąc razy wyższa niż np. benzyny!

W wyniku dokładnych analiz składu pierwiastkowego i izotopowego eksperci wiarygodnie ustalili, że w wypalonym paliwie pojawiły się zmiany w proporcjach izotopów litu i niklu. Jeżeli zawartość izotopów litu w paliwie wyjściowym pokrywała się z paliwem naturalnym: ⁶Li - 7,5%, ⁷Li - 92,5%, to zawartość w wypalonym paliwie wynosi ⁶Li wzrosła do 92%, a zawartość ⁷Li spadła do 8%. Równie silne były zniekształcenia składu izotopowego niklu. Na przykład zawartość izotopu niklu ⁶²Ni w „popiołach” wynosił 99%, choć w paliwie wyjściowym było to tylko 4%. Wykryte zmiany w składzie izotopowym i anomalnie wysokie wydzielanie ciepła wskazywały, że w reaktorze mogły zachodzić procesy jądrowe. Jednak ani podczas pracy urządzenia, ani po jego zatrzymaniu nie odnotowano żadnych oznak zwiększonej radioaktywności charakterystycznej dla reakcji jądrowych.

Procesy zachodzące w reaktorze nie mogły być reakcjami rozszczepienia jądrowego, ponieważ paliwo składało się ze stabilnych substancji. Reakcje syntezy jądrowej są również wykluczone, ponieważ z punktu widzenia współczesnej fizyki jądrowej temperatura 1400 °C jest znikoma do pokonania sił odpychania jąder kulombowskich. Dlatego używanie sensacyjnego określenia „zimna fuzja” dla takich procesów jest mylącym błędem.

Prawdopodobnie mamy tu do czynienia z przejawami nowego typu reakcji, w których zachodzą zbiorowe niskoenergetyczne przemiany jąder pierwiastków tworzących paliwo. Szacuje się, że energie takich reakcji są rzędu 1–10 keV na nukleon, co oznacza, że zajmują one pozycję pośrednią między „zwykłymi” wysokoenergetycznymi reakcjami jądrowymi (energia powyżej 1 MeV na nukleon) a reakcjami chemicznymi (energia rzędu 1 eV na atom).

Jak dotąd nikt nie potrafi w zadowalający sposób wyjaśnić opisywanego zjawiska, a hipotezy wielu autorów nie wytrzymują krytyki. Aby ustalić fizyczne mechanizmy nowego zjawiska, konieczne jest dokładne zbadanie możliwych przejawów takich niskoenergetycznych reakcji jądrowych w różnych warunkach eksperymentalnych i uogólnienie uzyskanych danych. Co więcej, przez lata narosła znaczna ilość takich niewyjaśnionych faktów. Oto tylko kilka z nich.

Elektryczna eksplozja drutu wolframowego - początek XX wieku

W 1922 roku pracownicy Laboratorium Chemicznego Uniwersytetu Chicago Clarence Irion i Gerald Wendt opublikowali artykuł na temat badania elektrycznego wybuchu drutu wolframowego w próżni (GL Wendt, CE Irion, Experimental Attempts to Decompose Tungsten at High Temperatures. Dziennik Amerykańskiego Towarzystwa Chemicznego, 1922, 44, 1887-1894; Tłumaczenie rosyjskie: Eksperymentalne próby rozszczepienia wolframu w wysokich temperaturach).

Nie ma nic egzotycznego w wybuchu elektrycznym. Zjawisko to odkryto ani mniej, ani mniej pod koniec XVIII wieku, ale w życiu codziennym obserwujemy je nieustannie, gdy podczas zwarcia przepalają się żarówki (oczywiście żarówki żarowe). Co dzieje się w wybuchu elektrycznym? Jeśli siła prądu przepływającego przez metalowy drut jest duża, metal zaczyna się topić i parować. Plazma tworzy się w pobliżu powierzchni drutu. Nagrzewanie następuje nierównomiernie: w przypadkowych miejscach drutu pojawiają się „gorące punkty”, w których wydziela się więcej ciepła, temperatura osiąga wartości szczytowe i następuje wybuchowe zniszczenie materiału.

Najbardziej uderzającą rzeczą w tej historii jest to, że naukowcy początkowo spodziewali się eksperymentalnie wykryć rozkład wolframu na lżejsze pierwiastki chemiczne. W swojej intencji Irion i Wendt oparli się na znanych już wówczas faktach.

Po pierwsze, w widzialnym widmie promieniowania Słońca i innych gwiazd nie ma charakterystycznych linii optycznych należących do ciężkich pierwiastków chemicznych. Po drugie, temperatura powierzchni Słońca wynosi około 6 000 °C. Dlatego argumentowali, atomy ciężkich pierwiastków nie mogą istnieć w takich temperaturach. Po trzecie, gdy bateria kondensatorów zostanie rozładowana na metalowy drut, temperatura plazmy powstałej podczas wybuchu elektrycznego może osiągnąć 20 000 ° C.

Na tej podstawie amerykańscy naukowcy zasugerowali, że jeśli przez cienki drut wykonany z ciężkiego pierwiastka chemicznego, takiego jak wolfram, przepłynie silny prąd elektryczny, i zostanie podgrzany do temperatury porównywalnej do temperatury Słońca, to jądra wolframu znajdą się w stan niestabilny i rozkładają się na lżejsze elementy. Starannie przygotowali i genialnie przeprowadzili eksperyment, bardzo prostymi środkami.

Wybuch elektryczny drutu wolframowego przeprowadzono w szklanej kolbie kulistej (ryc. 2), zamykając na niej kondensator o pojemności 0,1 mikrofaradów, ładowany do napięcia 35 kilowoltów. Drut znajdował się pomiędzy dwoma mocującymi elektrodami wolframowymi wlutowanymi do kolby z dwóch przeciwległych stron. Ponadto kolba posiadała dodatkową „spektralną” elektrodę, która służyła do zapłonu wyładowania plazmowego w gazie powstałym po wybuchu elektrycznym.

Ryż. 2. Schemat komory wyładowczo-wybuchowej Iriona i Wendta (eksperyment z 1922 r.)

Należy zwrócić uwagę na kilka ważnych szczegółów technicznych eksperymentu. Podczas jej przygotowania kolbę umieszczono w piecu, gdzie w sposób ciągły ogrzewano ją w temperaturze 300°C przez 15 godzin iw tym czasie odprowadzano z niej gaz. Wraz z podgrzewaniem kolby przez drut wolframowy przepuszczano prąd elektryczny, podgrzewając go do temperatury 2000 ° C. Po odgazowaniu szklaną rurkę łączącą kolbę z pompą rtęciową stopiono palnikiem i uszczelniono. Autorzy pracy przekonywali, że podjęte środki pozwoliły na utrzymanie skrajnie niskiego ciśnienia gazów resztkowych w kolbie przez 12 godzin. Dlatego też, gdy zastosowano napięcie o wysokim napięciu 50 kilowoltów, nie było przebicia między „spektralnymi” a elektrodami mocującymi.

Irion i Wendt przeprowadzili dwadzieścia jeden eksperymentów z wybuchem elektrycznym. W wyniku każdego eksperymentu około 10¹⁹ cząstki nieznanego gazu. Analiza spektralna wykazała, że zawiera on charakterystyczną linię helu-4. Autorzy sugerowali, że hel powstaje w wyniku rozpadu alfa wolframu, wywołanego wybuchem elektrycznym. Przypomnijmy, że cząstki alfa pojawiające się w procesie rozpadu alfa są jądrami atomu ⁴On.

Publikacja Iriona i Wendta wywołała wielki rezonans w ówczesnej społeczności naukowej. Sam Rutherford zwrócił uwagę na tę pracę. Wyraził głębokie wątpliwości, czy napięcie użyte w eksperymencie (35 kV) było wystarczająco wysokie, aby elektrony wywołały reakcje jądrowe w metalu. Chcąc sprawdzić wyniki amerykańskich naukowców, Rutherford przeprowadził swój eksperyment - napromieniował tarczę wolframową wiązką elektronów o energii 100 keV. Rutherford nie znalazł żadnych śladów reakcji jądrowych w wolframie, o czym sporządził dość ostry raport w czasopiśmie Nature. Społeczność naukowa stanęła po stronie Rutherforda, prace Iriona i Wendta uznano za błędne i zapomniane przez wiele lat.

Elektryczna eksplozja drutu wolframowego: 90 lat później

Dopiero 90 lat później rosyjski zespół badawczy kierowany przez Leonida Irbekovicha Urutskoyeva, doktora nauk fizycznych i matematycznych, podjął powtórzenie eksperymentów Iriona i Wendta. Eksperymenty, wyposażone w nowoczesny sprzęt doświadczalny i diagnostyczny, przeprowadzono w legendarnym Instytucie Fizyki i Techniki Suchumi w Abchazji. Fizycy nazwali swoją postawę „HELIOS” na cześć idei przewodniej Iriona i Wendta (ryc. 3). Kwarcowa komora wybuchowa znajduje się w górnej części instalacji i jest połączona z systemem próżniowym - pompą turbomolekularną (kolor niebieski). Do komory strzałowej z rozładowywacza baterii kondensatorów o pojemności 0,1 mikrofarada, który znajduje się na lewo od instalacji, prowadzą cztery czarne kable. W przypadku wybuchu elektrycznego akumulator naładowano do 35-40 kilowoltów. Zastosowana w eksperymentach aparatura diagnostyczna (nie pokazana na rysunku) umożliwiła zbadanie składu spektralnego poświaty plazmy, która powstała podczas wybuchu elektrycznego drutu, a także składu chemicznego i pierwiastkowego produktów jego rozkład.

Ryż. 3. Tak wygląda instalacja HELIOS, w której grupa L. I. Urutskojewa badała wybuch drutu wolframowego w próżni (eksperyment z 2012 r.)

Eksperymenty grupy Urutskojewa potwierdziły główny wniosek pracy dziewięćdziesiąt lat temu. Rzeczywiście, w wyniku elektrycznej eksplozji wolframu powstała nadmierna ilość atomów helu-4 (około 10¹⁶ cząstki). Jeśli drut wolframowy został zastąpiony żelaznym, hel nie powstał. Zauważ, że w eksperymentach na urządzeniu HELIOS naukowcy zarejestrowali tysiąc razy mniej atomów helu niż w eksperymentach Iriona i Wendta, chociaż „pobór energii” do drutu był w przybliżeniu taki sam. Jaki jest powód tej różnicy, dopiero się okaże.

Podczas wybuchu elektrycznego materiał z drutu został natryśnięty na wewnętrzną powierzchnię komory wybuchowej. Analiza spektrometrii masowej wykazała, że izotop wolframu-180 był niewystarczający w tych stałych pozostałościach, chociaż jego stężenie w oryginalnym drucie odpowiadało naturalnemu. Fakt ten może również wskazywać na możliwy rozpad alfa wolframu lub innego procesu jądrowego podczas elektrycznej eksplozji drutu (L. I. Urutskoev, A. A. Rukhadze, D. V. Filippov, A. O. Biryukov itp. Badanie składu spektralnego promieniowania optycznego w wybuchu elektrycznym drut wolframowy "Brief Communications on Physics FIAN", 2012, 7, 13-18).

Przyspieszenie rozpadu alfa laserem

Reakcje jądrowe o niskiej energii obejmują pewne procesy, które przyspieszają spontaniczne przemiany jądrowe pierwiastków promieniotwórczych. Ciekawe wyniki w tym zakresie uzyskano w Instytucie Fizyki Ogólnej. AM Prochorow RAS w laboratorium kierowanym przez Georgy Airatovich Shafeev, doktor nauk fizycznych i matematycznych. Naukowcy odkryli zaskakujący efekt: rozpad alfa uranu-238 został przyspieszony przez promieniowanie laserowe o stosunkowo niskiej intensywności szczytowej 10¹²–10¹³ Szer./cm² (AV Simakin, GA Shafeev, Wpływ napromieniania laserowego nanocząstek w wodnych roztworach soli uranu na aktywność nuklidów. „Quantum Electronics”, 2011, 41, 7, 614–618).

Ryż. 4. Mikrografia nanocząstek złota otrzymanych przez napromieniowanie laserem złotej tarczy w wodnym roztworze soli cezu-137 (eksperyment z 2011 r.)

Tak wyglądał eksperyment. Do kuwety z wodnym roztworem soli uranu UO₂Cl₂ Przy stężeniu 5–35 mg/ml umieszczano złoty cel, który naświetlano impulsami laserowymi o długości fali 532 nanometrów, czasie trwania 150 pikosekund i częstotliwości powtarzania 1 kiloherca przez godzinę. W takich warunkach powierzchnia docelowa topi się częściowo, a stykająca się z nią ciecz natychmiast się zagotowuje. Ciśnienie pary rozpyla krople złota o rozmiarach nano z docelowej powierzchni do otaczającej cieczy, gdzie ochładzają się i zamieniają w stałe nanocząsteczki o charakterystycznej wielkości 10 nanometrów. Proces ten nazywany jest ablacją laserową w cieczy i jest szeroko stosowany, gdy wymagane jest przygotowanie koloidalnych roztworów nanocząstek różnych metali.

W eksperymentach Shafeeva 10¹⁵ nanocząsteczki złota w 1 cm³ rozwiązanie. Właściwości optyczne takich nanocząstek radykalnie różnią się od właściwości masywnej złotej płytki: nie odbijają one światła, ale je pochłaniają, a pole elektromagnetyczne fali świetlnej w pobliżu nanocząstek może zostać wzmocnione 100–10 000 razy i osiągnąć wartości wewnątrzatomowe!

Jądra uranu i produkty jego rozpadu (tor, protaktyn), które akurat znajdowały się w pobliżu tych nanocząstek, zostały wystawione na wielokrotnie wzmocnione laserowe pola elektromagnetyczne. W rezultacie ich radioaktywność znacznie się zmieniła. W szczególności podwoiła się aktywność gamma toru-234. (Aktywność gamma próbek przed i po napromieniowaniu laserem została zmierzona półprzewodnikowym spektrometrem gamma). Ponieważ tor-234 powstaje w wyniku rozpadu alfa uranu-238, wzrost jego aktywności gamma wskazuje na przyspieszony rozpad alfa tego izotopu uranu. Należy zauważyć, że aktywność gamma uranu-235 nie wzrosła.

Naukowcy z GPI RAS odkryli, że promieniowanie laserowe może przyspieszać nie tylko rozpad alfa, ale także beta izotopu radioaktywnego ¹³⁷Cs jest jednym z głównych składników emisji i odpadów promieniotwórczych. W swoich eksperymentach wykorzystali zielony laser na parę miedzi działający w trybie powtarzalnych impulsów z czasem trwania impulsu 15 nanosekund, częstotliwością powtarzania impulsów 15 kiloherców i intensywnością szczytową 10⁹ Szer./cm²… Promieniowanie laserowe działało na złoty cel umieszczony w kuwecie z wodnym roztworem soli ¹³⁷Cs, którego zawartość w roztworze o objętości 2 ml wynosiła około 20 pikogramów.

Po dwóch godzinach naświetlania celu naukowcy odnotowali, że w kuwecie utworzył się roztwór koloidalny z nanocząstkami złota o długości 30 nm (ryc. 4), a aktywność gamma cezu-137 (a tym samym jego stężenie w roztworze) zmniejszyła się o 75%. Okres półtrwania cezu-137 wynosi około 30 lat. Oznacza to, że taki spadek aktywności, jaki uzyskano w dwugodzinnym eksperymencie, powinien nastąpić w warunkach naturalnych za około 60 lat. Dzieląc 60 lat przez dwie godziny, okazuje się, że szybkość zaniku wzrosła około 260 000 razy podczas naświetlania laserem. Tak gigantyczny wzrost tempa rozpadu beta powinien był zmienić kuwetę z roztworem cezu w potężne źródło promieniowania gamma towarzyszące zwykłemu rozpadowi beta cezu-137. Jednak w rzeczywistości tak się nie dzieje. Pomiary promieniowania wykazały, że aktywność gamma roztworu soli nie wzrasta (E. V. Barmina, A. V. Simakin, G. A. Shafeev, Laser-Induced cesium-137 decay. Quantum Electronics, 2014, 44, 8, 791–792).

Fakt ten sugeruje, że pod wpływem działania lasera rozpad cezu-137 nie przebiega zgodnie z najbardziej prawdopodobnym (94,6%) scenariuszem w normalnych warunkach z emisją kwantu gamma o energii 662 keV, ale w inny sposób - niepromienisty.. Jest to przypuszczalnie bezpośredni rozpad beta z utworzeniem jądra stabilnego izotopu ¹³⁷Ba, który w normalnych warunkach realizowany jest tylko w 5,4% przypadków.

Nie wiadomo, dlaczego taka redystrybucja prawdopodobieństw zachodzi w reakcji rozpadu beta cezu. Istnieją jednak inne niezależne badania potwierdzające, że przyspieszona dezaktywacja cezu-137 jest możliwa nawet w żywych systemach.

Na temat: Reaktor jądrowy w żywej komórce

Niskoenergetyczne reakcje jądrowe w żywych systemach

Od ponad dwudziestu lat doktor nauk fizycznych i matematycznych Alla Aleksandrovna Kornilova zajmuje się poszukiwaniem niskoenergetycznych reakcji jądrowych w obiektach biologicznych na Wydziale Fizyki Moskiewskiego Uniwersytetu Państwowego. M. V. Łomonosow. Obiektami pierwszych eksperymentów były kultury bakterii Bacillus subtilis, Escherichia coli, Deinococcus radiodurans. Umieszczono je w pożywce ubogiej w żelazo, ale zawierającej sól manganu MnSO₄i ciężka woda D₂O. Eksperymenty wykazały, że ten system wytworzył niedostateczny izotop żelaza - ⁵⁷Fe (Vysotskii V. I., Kornilova A. A., Samoylenko I. I., Eksperymentalne odkrycie zjawiska niskoenergetycznej transmutacji jądrowej izotopów (Mn⁵⁵do Fe⁵⁷) w rosnących kulturach biologicznych, Proceedings of 6th International Conference on Cold Fusion, 1996, Japonia, 2, 687–693).

Według autorów badania izotop ⁵⁷W wyniku reakcji Fe pojawił się w rosnących komórkach bakteryjnych ⁵⁵Mn + d = ⁵⁷Fe (d jest jądrem atomu deuteru, składającym się z protonu i neutronu). Zdecydowanym argumentem przemawiającym za postawioną hipotezą jest fakt, że jeśli ciężką wodę zastąpimy wodą lekką lub sól manganowa zostanie wykluczona ze składu pożywki, to izotop ⁵⁷Fe bakterie nie kumulowały się.

Po upewnieniu się, że przemiany jądrowe stabilnych pierwiastków chemicznych są możliwe w kulturach mikrobiologicznych, AA Korniłowa zastosowała swoją metodę do dezaktywacji długożyciowych izotopów promieniotwórczych (Wysocki VI, Korniłowa AA, Transmutacja stabilnych izotopów i dezaktywacja odpadów promieniotwórczych w rosnących układach biologicznych Roczniki Energii Jądrowej, 2013, 62, 626-633). Tym razem Kornilova pracowała nie z monokulturami bakterii, ale z super-związkami różnych rodzajów mikroorganizmów, aby zwiększyć ich przeżywalność w agresywnych środowiskach. Każda grupa tej społeczności jest maksymalnie przystosowana do wspólnego życia, zbiorowej pomocy i wzajemnej ochrony. W rezultacie superskojarzenie dobrze dostosowuje się do różnych warunków środowiskowych, w tym zwiększonego promieniowania. Typowa maksymalna dawka, jaką wytrzymują zwykłe kultury mikrobiologiczne, odpowiada 30 kiloradom, a superasocjacje wytrzymują o kilka rzędów wielkości więcej, a ich aktywność metaboliczna prawie nie jest osłabiona.

W szklanych kuwetach umieszczono równe ilości zagęszczonej biomasy w/w mikroorganizmów oraz 10 ml roztworu soli cezu-137 w wodzie destylowanej. Początkowa aktywność gamma roztworu wynosiła 20 000 bekereli. W niektórych kuwetach dodatkowo dodano sole życiowych pierwiastków śladowych Ca, K i Na. Zamknięte kuwety trzymano w temperaturze 20°C, a ich aktywność gamma mierzono co siedem dni za pomocą wysoce precyzyjnego detektora.

Przez sto dni eksperymentu w komórce kontrolnej, która nie zawierała drobnoustrojów, aktywność cezu-137 spadła o 0,6%. W kuwecie dodatkowo zawierającej sól potasową - o 1%. Najszybciej spadła aktywność w kuwecie zawierającej dodatkowo sól wapniową. Tutaj aktywność gamma spadła o 24%, co odpowiada 12-krotnemu skróceniu okresu półtrwania cezu!

Autorzy postawili hipotezę, że w wyniku żywotnej aktywności drobnoustrojów ¹³⁷Cs jest konwertowany na ¹³⁸Ba jest biochemicznym analogiem potasu. Jeśli w pożywce jest mało potasu, to przemiana cezu w bar następuje w przyspieszonym tempie, jeśli jest dużo, to proces przemiany jest blokowany. Rola wapnia jest prosta. Dzięki obecności w pożywce populacja drobnoustrojów szybko rośnie i w związku z tym zużywa więcej potasu lub jego biochemicznego analogu – baru, czyli popycha przemianę cezu w bar.

A co z odtwarzalnością?

Pewnego wyjaśnienia wymaga kwestia powtarzalności opisanych powyżej eksperymentów. E-Cat Reactor, urzekający swoją prostotą, jest replikowany przez setki, jeśli nie tysiące, entuzjastycznych wynalazców na całym świecie. W Internecie istnieją nawet specjalne fora, na których „replikatorzy” wymieniają się doświadczeniami i demonstrują swoje osiągnięcia. Rosyjski wynalazca Aleksander Georgiewicz Parkhomow poczynił pewne postępy w tym kierunku. Udało mu się skonstruować generator ciepła działający na mieszaninie proszku niklu i wodorku litowo-glinowego, który zapewnia nadmiar energii (AG Parkhomov, Wyniki badań nowej wersji analogu wysokotemperaturowego generatora ciepła Rossi. Dziennik powstających kierunków nauki”, 2015, 8, 34–39) … Jednak w przeciwieństwie do eksperymentów Rossiego, w wypalonym paliwie nie stwierdzono zniekształceń składu izotopowego.

Eksperymenty z elektrycznym wybuchem drutów wolframowych, a także z laserowym przyspieszeniem rozpadu pierwiastków promieniotwórczych są znacznie bardziej skomplikowane z technicznego punktu widzenia i mogą być odtworzone jedynie w poważnych laboratoriach naukowych. W związku z tym pytanie o odtwarzalność eksperymentu zostaje zastąpione pytaniem o jego powtarzalność. W przypadku eksperymentów na niskoenergetycznych reakcjach jądrowych typową sytuacją jest sytuacja, w której w identycznych warunkach eksperymentalnych efekt jest obecny lub nie. Faktem jest, że nie można kontrolować wszystkich parametrów procesu, w tym najwyraźniej głównego, który nie został jeszcze zidentyfikowany. Poszukiwanie wymaganych trybów jest prawie ślepe i trwa wiele miesięcy, a nawet lat. Eksperymentatorzy musieli wielokrotnie zmieniać schemat układu w procesie poszukiwania parametru kontrolnego - „pokrętła”, które trzeba „przekręcić”, aby uzyskać zadowalającą powtarzalność. W chwili obecnej powtarzalność w opisanych powyżej eksperymentach wynosi około 30%, czyli pozytywny wynik uzyskuje się w co trzecim eksperymencie. Czytelnik może to ocenić za dużo lub mało. Jedno jest jasne: bez stworzenia adekwatnego modelu teoretycznego badanych zjawisk jest mało prawdopodobne, że uda się radykalnie poprawić ten parametr.

Próba interpretacji

Mimo przekonujących wyników eksperymentalnych potwierdzających możliwość przemian jądrowych stabilnych pierwiastków chemicznych, a także przyspieszania rozpadu substancji promieniotwórczych, mechanizmy fizyczne tych procesów są wciąż nieznane.

Główną tajemnicą niskoenergetycznych reakcji jądrowych jest to, w jaki sposób dodatnio naładowane jądra pokonują siły odpychające, gdy zbliżają się do siebie, tak zwaną barierę Coulomba. Zwykle wymaga to temperatur rzędu milionów stopni Celsjusza. Jest oczywiste, że takie temperatury nie są osiągane w rozważanych eksperymentach. Niemniej jednak istnieje niezerowe prawdopodobieństwo, że cząstka, która nie ma wystarczającej energii kinetycznej do pokonania sił odpychających, mimo wszystko znajdzie się w pobliżu jądra i wejdzie z nim w reakcję jądrową.

Efekt ten, zwany efektem tunelowym, ma charakter czysto kwantowy i jest ściśle związany z zasadą nieoznaczoności Heisenberga. Zgodnie z tą zasadą cząsteczka kwantowa (na przykład jądro atomu) nie może mieć jednocześnie dokładnie określonych wartości współrzędnych i pędu. Iloczyn niepewności (nieuniknione losowe odchylenia od dokładnej wartości) współrzędnej i pędu jest ograniczony od dołu przez wartość proporcjonalną do stałej Plancka h. Ten sam iloczyn określa prawdopodobieństwo tunelowania przez barierę potencjału: im większy iloczyn niepewności współrzędnej i pędu cząstki, tym większe to prawdopodobieństwo.

W pracach doktora nauk fizycznych i matematycznych prof. Władimira Iwanowicza Mańko i współautorów wykazano, że w pewnych stanach cząstki kwantowej (tzw. stanach koherentnych) iloczyn niepewności może przekraczać stałą Plancka. o kilka rzędów wielkości. W konsekwencji dla cząstek kwantowych w takich stanach prawdopodobieństwo pokonania bariery kulombowskiej wzrośnie (V. V. Dodonov, V. I. Manko, Niezmienniki i ewolucja niestacjonarnych układów kwantowych. „Postępowanie FIAN”. Moskwa: Nauka 1987, t. 183, s. 286).

Jeśli kilka jąder różnych pierwiastków chemicznych znajdzie się jednocześnie w spójnie skorelowanym stanie, to w tym przypadku może zajść pewien zbiorowy proces, prowadzący do redystrybucji między nimi protonów i neutronów. Prawdopodobieństwo takiego procesu będzie tym większe, im mniejsza będzie różnica między energiami stanów początkowych i końcowych zespołu jąder. Najwyraźniej ta okoliczność określa pośrednią pozycję niskoenergetycznych reakcji jądrowych między reakcjami chemicznymi a „zwykłymi” reakcjami jądrowymi.

Jak powstają spójne stany skorelowane? Co sprawia, że jądra łączą się w zespoły i wymieniają nukleony? Które rdzenie mogą, a które nie mogą uczestniczyć w tym procesie? Na te i wiele innych pytań nie ma jeszcze odpowiedzi. Teoretycy stawiają dopiero pierwsze kroki w kierunku rozwiązania tego najciekawszego problemu.

Dlatego na tym etapie główna rola w badaniu niskoenergetycznych reakcji jądrowych powinna należeć do eksperymentatorów i wynalazców. Potrzebne są systemowe badania eksperymentalne i teoretyczne tego niezwykłego zjawiska, wszechstronna analiza uzyskanych danych oraz szeroka dyskusja ekspercka.

Zrozumienie i opanowanie mechanizmów niskoenergetycznych reakcji jądrowych pomoże nam w rozwiązywaniu różnorodnych problemów aplikacyjnych – tworzenie tanich autonomicznych elektrowni, wysokowydajnych technologii odkażania odpadów jądrowych i przekształcania pierwiastków chemicznych.