واکنش های هسته ای در لامپ ها و باکتری ها

2024 نویسنده: Seth Attwood | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-12-16 16:03

علم موضوعات ممنوعه خودش را دارد، تابوهای خودش را دارد. امروزه تعداد کمی از دانشمندان جرات مطالعه میدان‌های زیستی، دوزهای بسیار کم، ساختار آب را دارند.

مناطق سخت، ابری، تسلیم شدن سخت است. در اینجا به راحتی می توان شهرت خود را به عنوان یک شبه دانشمند از دست داد و نیازی به صحبت در مورد دریافت کمک هزینه نیست. در علم، فراتر از مفاهیم پذیرفته شده عمومی، دست اندازی به جزمات غیرممکن و خطرناک است. اما این تلاش جسوران است که آماده متفاوت بودن با دیگران هستند که گاه مسیرهای جدیدی را در دانش هموار می کنند.

ما بیش از یک بار مشاهده کرده‌ایم که چگونه با رشد علم، جزم‌ها شروع به تلو تلو خوردن می‌کنند و به تدریج جایگاه دانش ناقص و اولیه را به دست می‌آورند. بنابراین، و بیش از یک بار، در زیست شناسی بود. این مورد در فیزیک بود. در شیمی هم همین را می بینیم. در مقابل چشمان ما، حقیقت کتاب درسی "ترکیب و خواص یک ماده به روش های تولید آن بستگی ندارد" زیر هجوم فناوری نانو فرو ریخت. معلوم شد که یک ماده در یک نانوفرم می تواند به طور اساسی خواص خود را تغییر دهد - به عنوان مثال، طلا دیگر یک فلز نجیب نخواهد بود.

امروزه می توانیم بگوییم که تعداد زیادی آزمایش وجود دارد که نتایج آنها را نمی توان از دیدگاه دیدگاه های پذیرفته شده توضیح داد. و وظیفه علم این نیست که آنها را کنار بگذارد، بلکه کندن و تلاش برای رسیدن به حقیقت است. البته موضع "این نمی تواند باشد، زیرا هرگز نمی تواند باشد" راحت است، اما نمی تواند چیزی را توضیح دهد. علاوه بر این، آزمایش‌های غیرقابل توضیح و غیرقابل توضیح می‌توانند منادی اکتشافات در علم باشند، همانطور که قبلاً اتفاق افتاده است. یکی از این موضوعات داغ در معنای واقعی و مجازی، به اصطلاح واکنش های هسته ای کم انرژی است که امروزه به آنها LENR - واکنش هسته ای کم انرژی می گویند.

دکترای علوم فیزیکی و ریاضی خواستیم استپان نیکولاویچ آندریف از موسسه فیزیک عمومی AM Prokhorov RAS ما را با اصل مسئله و با برخی از آزمایشات علمی انجام شده در آزمایشگاه های روسیه و غرب و منتشر شده در مجلات علمی آشنا کند. آزمایش هایی که هنوز نمی توانیم نتایج آنها را توضیح دهیم.

راکتور "E-Сat" آندریا روسی

در اواسط اکتبر 2014، جامعه علمی جهان از این خبر هیجان زده شد - گزارشی توسط جوزپه لوی، استاد فیزیک در دانشگاه بولونیا، و نویسندگان مشترک در مورد نتایج آزمایش راکتور E-Сat منتشر شد. مخترع ایتالیایی آندره آ روسی

به یاد بیاورید که در سال 2011 A. Rossi اینستالیشن را که سالها با همکاری فیزیکدان سرجیو فوکاردی روی آن کار کرده بود به عموم ارائه کرد. راکتوری که "E-Сat" (مخفف عبارت Energy Catalizer) نام داشت، مقدار غیرعادی انرژی تولید می کرد. E-Сat در چهار سال گذشته توسط گروه‌های مختلف محققان آزمایش شده است زیرا جامعه علمی برای بررسی همتایان فشار آورده است.

طولانی ترین و دقیق ترین آزمایش، ثبت تمام پارامترهای لازم فرآیند، در مارس 2014 توسط گروه جوزپه لوی، که شامل کارشناسان مستقلی مانند Evelyn Foski، فیزیکدان نظری از موسسه ملی فیزیک هسته ای ایتالیا در بولونیا، انجام شد. استاد فیزیک هانو اسن از موسسه سلطنتی فناوری در استکهلم و اتفاقاً رئیس سابق انجمن شکاکان سوئدی و همچنین فیزیکدانان سوئدی بو هویستاد، رولاند پترسون، لارس تگنر از دانشگاه اوپسالا. کارشناسان تأیید کردند که دستگاه (شکل 1) که در آن یک گرم سوخت با استفاده از الکتریسیته تا دمای حدود 1400 درجه سانتیگراد گرم می شود، مقدار غیرعادی گرما تولید می کند (AMS Acta, 2014, doi: 10.6092 / unibo / amsacta / 4084).

برنج. یکی راکتور E-Cat آندریا روسی در حال کار است. مخترع نحوه عملکرد راکتور را فاش نمی کند. با این حال، مشخص است که یک شارژ سوخت، عناصر گرمایش و یک ترموکوپل در داخل لوله سرامیکی قرار داده شده است. سطح لوله برای دفع بهتر گرما آجدار است.

راکتور یک لوله سرامیکی به طول 20 سانتی متر و قطر 2 سانتی متر بود که یک شارژ سوخت، عناصر گرمایشی و یک ترموکوپل در داخل راکتور قرار داشت که سیگنال از آن به واحد کنترل گرمایش داده می شد. برق از طریق یک شبکه الکتریکی با ولتاژ 380 ولت از طریق سه سیم مقاوم در برابر حرارت، که در حین کار راکتور به صورت قرمز گرم می شدند، به راکتور تامین می شد. سوخت عمدتاً از پودر نیکل (90٪) و لیتیوم آلومینیوم هیدرید LiAlH تشکیل شده است.₄(10%). هنگامی که گرم می شود، هیدروژن لیتیوم آلومینیوم تجزیه شده و هیدروژن آزاد می کند که می تواند توسط نیکل جذب شود و با آن وارد یک واکنش گرمازا شود.

در این گزارش آمده است که مجموع گرمای تولید شده توسط دستگاه در طول 32 روز کار مداوم حدود 6 GJ بوده است. تخمین های اولیه نشان می دهد که محتوای انرژی یک پودر بیش از هزار برابر بیشتر از انرژی مثلاً بنزین است!

در نتیجه تجزیه و تحلیل دقیق ترکیب عنصری و ایزوتوپی، کارشناسان به طور قابل اعتماد ثابت کرده اند که تغییرات در نسبت ایزوتوپ های لیتیوم و نیکل در سوخت مصرف شده ظاهر شده است. اگر محتوای ایزوتوپ های لیتیوم در سوخت اولیه با سوخت طبیعی مطابقت داشت: ⁶لیتیوم - 7.5٪ ⁷لیتیوم - 92.5٪، سپس محتوای موجود در سوخت مصرف شده است ⁶لی به 92٪ افزایش یافته است، و محتوا ⁷لی به 8 درصد کاهش یافت. تحریف ترکیب ایزوتوپی برای نیکل به همان اندازه قوی بود. به عنوان مثال، محتوای ایزوتوپ نیکل ⁶²نیکل در "خاکستر" 99٪ بود، اگرچه در سوخت اولیه فقط 4٪ بود. تغییرات شناسایی شده در ترکیب ایزوتوپی و انتشار گرمای غیرعادی بالا نشان داد که ممکن است فرآیندهای هسته ای در راکتور اتفاق افتاده باشد. با این حال، هیچ نشانه ای از افزایش مشخصه رادیواکتیویته واکنش های هسته ای چه در حین کار دستگاه و چه پس از توقف آن ثبت نشد.

فرآیندهای انجام شده در راکتور نمی توانند واکنش های شکافت هسته ای باشند، زیرا سوخت از مواد پایدار تشکیل شده است. واکنش های همجوشی هسته ای نیز منتفی است، زیرا از نقطه نظر فیزیک هسته ای مدرن، دمای 1400 درجه سانتیگراد برای غلبه بر نیروهای دافعه کولن هسته ها ناچیز است. به همین دلیل است که استفاده از اصطلاح هیجان انگیز "همجوشی سرد" برای چنین فرآیندهایی یک اشتباه گمراه کننده است.

احتمالاً در اینجا با مظاهر نوع جدیدی از واکنش ها روبرو هستیم که در آن دگرگونی های جمعی کم انرژی هسته های عناصر تشکیل دهنده سوخت رخ می دهد. انرژی‌های چنین واکنش‌هایی در حد 1-10 کو در هر نوکلئون تخمین زده می‌شود، یعنی یک موقعیت میانی بین واکنش‌های هسته‌ای پر انرژی «معمولی» (انرژی‌های بیش از 1 مگا ولت در هر نوکلئون) و واکنش‌های شیمیایی (انرژی‌ها) را اشغال می‌کنند. از مرتبه 1 eV در هر اتم).

تاکنون هیچ کس نمی تواند پدیده توصیف شده را به طور رضایت بخشی توضیح دهد و فرضیه های مطرح شده توسط بسیاری از نویسندگان در برابر نقد نمی ایستد. برای ایجاد مکانیسم‌های فیزیکی پدیده جدید، لازم است که تظاهرات احتمالی چنین واکنش‌های هسته‌ای کم‌انرژی در محیط‌های آزمایشی مختلف را با دقت مطالعه کرده و داده‌های به‌دست‌آمده را تعمیم دهیم. علاوه بر این، مقدار قابل توجهی از چنین حقایق غیرقابل توضیحی در طول سال ها انباشته شده است. اینجا تنها تعداد کمی از آنها هستند.

انفجار الکتریکی یک سیم تنگستن - اوایل قرن بیستم

در سال 1922، کارمندان آزمایشگاه شیمی دانشگاه شیکاگو کلارنس آیریون و جرالد وندت مقاله ای در مورد مطالعه انفجار الکتریکی یک سیم تنگستن در خلاء منتشر کردند (GL Wendt, CE Irion, Experimental Atempts to Decompose Tungsten at High Temperatures)..مجله انجمن شیمی آمریکا، 1922، 44، 1887-1894. ترجمه روسی: تلاش های تجربی برای شکافتن تنگستن در دماهای بالا).

هیچ چیز عجیب و غریبی در مورد انفجار الکتریکی وجود ندارد. این پدیده نه بیشتر و نه کمتر در پایان قرن 18 کشف شد، اما در زندگی روزمره ما به طور مداوم آن را مشاهده می کنیم، زمانی که در طول یک اتصال کوتاه، لامپ ها می سوزند (البته لامپ های رشته ای). در انفجار الکتریکی چه اتفاقی می افتد؟ اگر قدرت جریان عبوری از سیم فلزی زیاد باشد، فلز شروع به ذوب شدن و تبخیر می کند. پلاسما در نزدیکی سطح سیم تشکیل می شود. گرمایش به طور ناهموار اتفاق می افتد: "نقاط داغ" در مکان های تصادفی سیم ظاهر می شود که در آن گرمای بیشتری آزاد می شود، دما به مقادیر اوج می رسد و تخریب انفجاری مواد رخ می دهد.

جالب‌ترین نکته در مورد این داستان این است که دانشمندان در ابتدا انتظار داشتند تجزیه تنگستن را به عناصر شیمیایی سبک‌تر به‌طور تجربی تشخیص دهند. ایریون و ونت در قصد خود به حقایق زیر که قبلاً در آن زمان شناخته شده بودند، تکیه کردند.

اولاً، در طیف مرئی تابش خورشید و سایر ستارگان، هیچ خط نوری مشخصی متعلق به عناصر شیمیایی سنگین وجود ندارد. دوم اینکه دمای سطح خورشید حدود 6000 درجه سانتیگراد است. بنابراین، آنها استدلال کردند که اتم های عناصر سنگین نمی توانند در چنین دماهایی وجود داشته باشند. سوم، هنگامی که یک بانک خازن بر روی یک سیم فلزی تخلیه می شود، دمای پلاسمای تشکیل شده در طی یک انفجار الکتریکی می تواند به 20000 درجه سانتیگراد برسد.

بر این اساس، دانشمندان آمریکایی پیشنهاد کردند که اگر یک جریان الکتریکی قوی از یک سیم نازک ساخته شده از یک عنصر شیمیایی سنگین مانند تنگستن عبور داده شود و تا دمایی قابل مقایسه با دمای خورشید گرم شود، هسته‌های تنگستن در یک حالت ناپایدار دارد و به عناصر سبکتر تجزیه می شود. آنها با استفاده از وسایل بسیار ساده آزمایش را با دقت آماده کردند و به طرز درخشانی انجام دادند.

انفجار الکتریکی یک سیم تنگستن در یک فلاسک کروی شیشه‌ای (شکل 2) انجام شد و یک خازن با ظرفیت 0.1 میکروفاراد روی آن بسته شد که با ولتاژ 35 کیلو ولت شارژ می‌شود. سیم بین دو الکترود تنگستن چسباننده قرار داشت که از دو طرف مقابل به فلاسک لحیم شده بودند. علاوه بر این، فلاسک دارای یک الکترود "طیفی" اضافی بود که برای مشتعل کردن تخلیه پلاسما در گاز تشکیل شده پس از انفجار الکتریکی خدمت می کرد.

برنج. 2. نمودار اتاق تخلیه انفجاری آیرون و ونت (آزمایش 1922)

برخی از جزئیات فنی مهم آزمایش باید ذکر شود. در حین آماده سازی، فلاسک را در کوره ای قرار داده و به مدت 15 ساعت به طور مداوم در دمای 300 درجه سانتیگراد گرم می کردند و در این مدت گاز از آن خارج می شد. همراه با گرم کردن فلاسک، جریان الکتریکی از سیم تنگستن عبور داده شد و آن را تا دمای 2000 درجه سانتیگراد گرم کرد. پس از گاز زدایی، یک لوله شیشه ای که فلاسک را با یک پمپ جیوه وصل می کرد با مشعل ذوب شده و مهر و موم شد. نویسندگان کار استدلال کردند که اقدامات انجام شده امکان حفظ فشار بسیار کم گازهای باقیمانده در فلاسک را به مدت 12 ساعت فراهم می کند. بنابراین، هنگامی که یک ولتاژ ولتاژ بالا 50 کیلو ولت اعمال شد، هیچ شکستی بین "طیفی" و الکترودهای ثابت وجود نداشت.

آیرون و ونت بیست و یک آزمایش انفجار الکتریکی انجام دادند. در نتیجه هر آزمایش حدود 10¹⁹ ذرات یک گاز ناشناخته تجزیه و تحلیل طیفی نشان داد که حاوی یک خط مشخصه از هلیوم-4 است. نویسندگان پیشنهاد کردند که هلیوم در نتیجه فروپاشی آلفای تنگستن، ناشی از یک انفجار الکتریکی، تشکیل می‌شود. به یاد بیاورید که ذرات آلفا که در فرآیند واپاشی آلفا ظاهر می شوند، هسته های یک اتم هستند. ⁴او

انتشار Irion و Wendt طنین زیادی در جامعه علمی آن زمان ایجاد کرد. خود رادرفورد به این کار توجه کرد.او ابراز تردید عمیقی کرد که ولتاژ مورد استفاده در آزمایش (35 کیلو ولت) به اندازه کافی بالا است که الکترون ها بتوانند واکنش های هسته ای را در فلز القا کنند. رادرفورد که می خواست نتایج دانشمندان آمریکایی را بررسی کند، آزمایش خود را انجام داد - او یک هدف تنگستن را با پرتو الکترونی با انرژی 100 کیلو ولت تابش کرد. رادرفورد هیچ اثری از واکنش‌های هسته‌ای در تنگستن پیدا نکرد، که در مورد آن گزارشی نسبتاً تیز در مجله Nature ارائه کرد. جامعه علمی طرف رادرفورد را گرفت، کار ایریون و ونت برای سال ها اشتباه و فراموش شده شناخته شد.

انفجار الکتریکی یک سیم تنگستن: 90 سال بعد

تنها 90 سال بعد، یک تیم تحقیقاتی روسی به سرپرستی لئونید ایربکوویچ اوروتسکویف، دکترای علوم فیزیک و ریاضی، آزمایش‌های آیرون و ونت را تکرار کردند. این آزمایش ها، مجهز به تجهیزات آزمایشی و تشخیصی مدرن، در مؤسسه افسانه ای فیزیک و فناوری سوخومی در آبخازیا انجام شد. فیزیکدانان نام نگرش خود را "HELIOS" به افتخار ایده راهنمای Irion و Wendt گذاشتند (شکل 3). یک محفظه انفجار کوارتز در قسمت بالایی نصب قرار دارد و به یک سیستم خلاء - یک پمپ توربومولکولی (به رنگ آبی) متصل است. چهار کابل مشکی از دیشارژر بانک خازن با ظرفیت 0.1 میکروفاراد به محفظه انفجار منتهی می شود که در سمت چپ نصب قرار دارد. برای انفجار الکتریکی، باتری تا 35-40 کیلو ولت شارژ شد. تجهیزات تشخیصی مورد استفاده در آزمایشات (در شکل نشان داده نشده است) امکان مطالعه ترکیب طیفی درخشش پلاسما را که در هنگام انفجار الکتریکی سیم ایجاد شده است و همچنین ترکیب شیمیایی و عنصری محصولات پوسیدگی آن

برنج. 3. نصب HELIOS اینگونه است که در آن گروه L. I. Urutskoyev انفجار یک سیم تنگستن در خلاء را بررسی کردند (آزمایش 2012)

آزمایشات گروه اوروتسکویف نتیجه اصلی کار نود سال پیش را تأیید کرد. در واقع، در نتیجه انفجار الکتریکی تنگستن، مقدار اضافی اتم هلیوم 4 تشکیل شد (حدود 10¹⁶ ذرات). اگر سیم تنگستن با یک سیم آهنی جایگزین می شد، هلیوم تشکیل نمی شد. توجه داشته باشید که در آزمایش‌های روی دستگاه HELIOS، محققان هزار برابر کمتر از آزمایش‌های Irion و Wendt اتم‌های هلیوم را ثبت کردند، اگرچه «ورودی انرژی» به سیم تقریباً یکسان بود. دلیل این تفاوت چیست باید دید.

در حین انفجار الکتریکی، مواد سیم بر روی سطح داخلی اتاق انفجار پاشیده شد. تجزیه و تحلیل طیف سنجی جرمی نشان داد که ایزوتوپ تنگستن-180 در این بقایای جامد کمبود داشت، اگرچه غلظت آن در سیم اصلی با غلظت طبیعی مطابقت داشت. این واقعیت همچنین ممکن است نشان دهنده یک فروپاشی احتمالی آلفای تنگستن یا یک فرآیند هسته ای دیگر در طی انفجار الکتریکی یک سیم باشد (L. I. Urutskoev, A. A. Rukhadze, D. V. Filippov, A. O. Biryukov, و غیره. مطالعه ترکیب طیفی تابش نوری در انفجار الکتریکی یک سیم تنگستن. "ارتباطات مختصر در مورد فیزیک فیان"، 2012، 7، 13-18).

تسریع پوسیدگی آلفا با لیزر

واکنش‌های هسته‌ای کم‌انرژی شامل فرآیندهایی است که تبدیلات هسته‌ای خود به خودی عناصر رادیواکتیو را تسریع می‌کنند. نتایج جالبی در این زمینه در موسسه فیزیک عمومی به دست آمد. A. M. Prokhorov RAS در آزمایشگاه به سرپرستی گئورگی آیراتوویچ شافیف، دکترای علوم فیزیک و ریاضی. دانشمندان یک اثر شگفت‌انگیز کشف کرده‌اند: واپاشی آلفای اورانیوم 238 توسط تابش لیزر با شدت اوج نسبتاً کم 10 تسریع شد.¹²–10¹³ W/cm² (AV Simakin، GA Shafeev، تأثیر تابش لیزر نانوذرات در محلول های آبی نمک اورانیوم بر فعالیت نوکلیدها. "کوانتوم الکترونیک"، 2011، 41، 7، 614-618).

برنج. 4. میکروگراف نانوذرات طلا به دست آمده با تابش لیزر هدف طلا در محلول آبی نمک سزیم 137 (آزمایش 2011)

این همان چیزی است که آزمایش به نظر می رسید. داخل یک کووت با محلول آبی نمک اورانیوم UO₂Cl₂ با غلظت 5 تا 35 میلی‌گرم بر میلی‌لیتر، یک هدف طلایی قرار داده شد که با پالس‌های لیزری با طول موج 532 نانومتر، مدت زمان 150 پیکو ثانیه و سرعت تکرار 1 کیلوهرتز به مدت یک ساعت تحت تابش قرار گرفت. در چنین شرایطی سطح هدف تا حدی ذوب می شود و مایع در تماس با آن فورا می جوشد. فشار بخار، قطرات طلا را در اندازه نانو از سطح هدف به مایع اطراف می‌پاشد، جایی که سرد می‌شوند و به نانوذرات جامد با اندازه مشخصه 10 نانومتر تبدیل می‌شوند. این فرآیند فرسایش لیزری در مایع نامیده می‌شود و زمانی که برای تهیه محلول‌های کلوئیدی نانوذرات فلزات مختلف مورد نیاز است، به‌طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرد.

در آزمایشات شافیف، 10¹⁵ نانو ذرات طلا در 1 سانتی متر³ راه حل. خواص نوری چنین نانوذراتی به طور اساسی با خواص یک صفحه طلای عظیم متفاوت است: آنها نور را منعکس نمی کنند، بلکه آن را جذب می کنند و میدان الکترومغناطیسی موج نور در نزدیکی نانوذرات را می توان با ضریب 100-10000 تقویت کرد و به آن رسید. ارزش های درون اتمی!

هسته‌های اورانیوم و محصولات فروپاشی آن (توریم، پروتاکتینیم)، که اتفاقاً در نزدیکی این نانوذرات قرار داشتند، در معرض میدان‌های الکترومغناطیسی لیزری تقویت‌شده قرار گرفتند. در نتیجه، رادیواکتیویته آنها به طور قابل توجهی تغییر کرده است. به ویژه، فعالیت گامای توریم-234 دو برابر شده است. (فعالیت گامای نمونه ها قبل و بعد از تابش لیزر با یک طیف سنج گامای نیمه هادی اندازه گیری شد.) از آنجایی که توریم-234 از واپاشی آلفای اورانیوم-238 ناشی می شود، افزایش فعالیت گامای آن نشان دهنده واپاشی آلفای تسریع شده این ایزوتوپ اورانیوم است.. توجه داشته باشید که فعالیت گامای اورانیوم 235 افزایش نیافته است.

دانشمندان GPI RAS کشف کرده اند که تابش لیزر می تواند نه تنها واپاشی آلفا، بلکه تجزیه بتا ایزوتوپ رادیواکتیو را نیز تسریع کند. ¹³⁷Cs یکی از اجزای اصلی انتشارات رادیواکتیو و زباله است. آنها در آزمایشات خود از لیزر بخار مس سبز رنگی استفاده کردند که در حالت پالس مکرر با مدت پالس 15 نانوثانیه، سرعت تکرار پالس 15 کیلوهرتز و شدت پیک 10 کار می کرد.⁹ W/cm²… تابش لیزر بر روی یک هدف طلایی که در یک کووت با محلول آبی نمک قرار داده شده بود، عمل کرد ¹³⁷Cs که مقدار آن در محلول با حجم 2 میلی لیتر تقریباً 20 پیکوگرم بود.

پس از دو ساعت تابش هدف، محققان ثبت کردند که یک محلول کلوئیدی با نانوذرات طلا 30 نانومتری در کووت تشکیل شد (شکل 4) و فعالیت گاما سزیم-137 (و بنابراین غلظت آن در محلول) کاهش یافت. 75 درصد نیمه عمر سزیم 137 حدود 30 سال است. این بدان معنی است که چنین کاهش فعالیتی که در یک آزمایش دو ساعته به دست آمد، باید در شرایط طبیعی در حدود 60 سال رخ دهد. با تقسیم 60 سال بر دو ساعت، متوجه می شویم که میزان پوسیدگی در طول قرار گرفتن در معرض لیزر حدود 260000 برابر افزایش یافته است. چنین افزایش عظیمی در نرخ واپاشی بتا باید یک کووت با محلول سزیم را به منبع قدرتمندی از تشعشعات گاما همراه با فروپاشی بتا سزیم-137 تبدیل می‌کرد. با این حال، در واقعیت این اتفاق نمی افتد. اندازه‌گیری‌های تابشی نشان داد که فعالیت گامای محلول نمک افزایش نمی‌یابد (E. V. Barmina، A. V. Simakin، G. A. Shafeev، واپاشی سزیم-137 ناشی از لیزر. کوانتوم الکترونیک، 2014، 44، 8، 791-792).

این واقعیت نشان می دهد که تحت عمل لیزر، واپاشی سزیم-137 بر اساس محتمل ترین سناریو (94.6٪) در شرایط عادی با گسیل یک کوانتوم گاما با انرژی 662 کو انجام نمی شود، اما به روشی متفاوت - غیر تابشی است..احتمالاً این واپاشی مستقیم بتا با تشکیل هسته ایزوتوپ پایدار است. ¹³⁷Ba که در شرایط عادی تنها در 4/5 درصد موارد محقق می شود.

چرا چنین توزیع مجدد احتمالات در واکنش فروپاشی بتا سزیم رخ می دهد هنوز مشخص نیست. با این حال، مطالعات مستقل دیگری وجود دارد که تأیید می کند که غیرفعال سازی سریع سزیم-137 حتی در سیستم های زنده نیز امکان پذیر است.

در مورد موضوع: راکتور هسته ای در یک سلول زنده

واکنش های هسته ای کم انرژی در سیستم های زنده

بیش از بیست سال است که دکترای علوم فیزیک و ریاضی آلا الکساندرونا کورنیلووا در دانشکده فیزیک دانشگاه دولتی مسکو مشغول جستجوی واکنش های هسته ای کم انرژی در اشیاء بیولوژیکی بوده است. M. V. Lomonosov. اشیاء اولین آزمایش ها کشت باکتری های Bacillus subtilis، Escherichia coli، Deinococcus radiodurans بود. آنها در یک محیط مغذی خالی از آهن اما حاوی نمک منگنز MnSO قرار داده شدند.₄و آب سنگین D₂O. آزمایشات نشان داده است که این سیستم یک ایزوتوپ کمبود آهن تولید می کند - ⁵⁷آهن (Vysotskii V. I.، Kornilova A. A.، Samoylenko I. I.، کشف تجربی پدیده تبدیل هسته ای کم انرژی ایزوتوپ ها (Mn⁵⁵به Fe⁵⁷) در رشد فرهنگ های بیولوژیکی، مجموعه مقالات ششمین کنفرانس بین المللی در همجوشی سرد، 1996، ژاپن، 2، 687-693).

به گفته نویسندگان این مطالعه، ایزوتوپ ⁵⁷آهن در سلول های در حال رشد باکتری در نتیجه واکنش ظاهر شد ⁵⁵Mn + d = ⁵⁷Fe (d هسته یک اتم دوتریوم است که از یک پروتون و یک نوترون تشکیل شده است). یک استدلال قطعی به نفع فرضیه پیشنهادی این واقعیت است که اگر آب سنگین با آب سبک جایگزین شود یا نمک منگنز از ترکیب محیط غذایی حذف شود، ایزوتوپ ⁵⁷باکتری آهن تجمع نکرد.

پس از اطمینان از امکان تبدیل هسته ای عناصر شیمیایی پایدار در کشت های میکروبیولوژیکی، AA Kornilova روش خود را برای غیرفعال کردن ایزوتوپ های رادیواکتیو با عمر طولانی (Vysotskii VI، Kornilova AA، تبدیل ایزوتوپ های پایدار و غیرفعال کردن زباله های رادیواکتیو در سیستم های بیولوژیکی در حال رشد به کار برد. Annals of Nuclear Energy, 2013, 62, 626-633). کورنیلووا این بار نه با کشت تک باکتری ها، بلکه با ترکیب فوق العاده انواع مختلف میکروارگانیسم ها کار کرد تا بقای آنها را در محیط های تهاجمی افزایش دهد. هر گروه از این جامعه حداکثر با زندگی مشترک، کمک های متقابل جمعی و حمایت متقابل سازگار است. در نتیجه، سوپرانجمن به خوبی با شرایط مختلف محیطی، از جمله افزایش تشعشع، سازگار می شود. حداکثر دوز معمولی که کشت‌های میکروبیولوژیکی معمولی تحمل می‌کنند معادل 30 کیلوراد است، و ابر انجمن‌ها چندین مرتبه بزرگ‌تر را تحمل می‌کنند و فعالیت متابولیکی آنها تقریباً ضعیف نشده است.

مقادیر مساوی از زیست توده غلیظ میکروارگانیسم های فوق و 10 میلی لیتر محلول نمک سزیم 137 در آب مقطر در کیوت های شیشه ای قرار داده شد. فعالیت اولیه گامای محلول 20000 بکرل بود. در برخی از کووت ها، نمک عناصر کمیاب حیاتی Ca، K و Na نیز اضافه شد. کووت های بسته در دمای 20 درجه سانتیگراد نگهداری شدند و فعالیت گامای آنها هر هفت روز یکبار با استفاده از آشکارساز با دقت بالا اندازه گیری شد.

برای صد روز از آزمایش در یک سلول کنترل که حاوی میکروارگانیسم نبود، فعالیت سزیم-137 0.6٪ کاهش یافت. در یک کووت که علاوه بر این حاوی نمک پتاسیم است - 1٪. فعالیت به سرعت در کووت حاوی نمک کلسیم کاهش یافت. در اینجا فعالیت گاما 24 درصد کاهش یافته است که معادل کاهش 12 برابری نیمه عمر سزیم است!

نویسندگان این فرضیه را مطرح کردند که در نتیجه فعالیت حیاتی میکروارگانیسم ها ¹³⁷Cs تبدیل می شود ¹³⁸Ba یک آنالوگ بیوشیمیایی پتاسیم است. اگر پتاسیم کمی در محیط غذایی وجود داشته باشد، تبدیل سزیم به باریم با سرعتی تسریع شده رخ می دهد، اگر مقدار زیادی وجود داشته باشد، فرآیند تبدیل مسدود می شود. نقش کلسیم ساده است. به دلیل وجود آن در محیط غذایی، جمعیت میکروارگانیسم ها به سرعت رشد می کند و بنابراین، پتاسیم یا آنالوگ بیوشیمیایی آن - باریم را بیشتر مصرف می کند، یعنی تبدیل سزیم به باریم را تحت فشار قرار می دهد.

در مورد تکرارپذیری چطور؟

مسئله تکرارپذیری آزمایش‌هایی که در بالا توضیح داده شد نیاز به توضیح دارد. رآکتور E-Cat که با سادگی خود مجذوب خود می شود، توسط صدها، و نه هزاران مخترع مشتاق در سراسر جهان تکرار می شود.حتی انجمن های ویژه ای در اینترنت وجود دارد که در آن "تکثیر کننده ها" تجربیات خود را تبادل می کنند و دستاوردهای خود را نشان می دهند. مخترع روسی الکساندر جورجیویچ پارخوموف در این راستا پیشرفت هایی داشته است. او موفق به ساخت یک مولد گرما شد که بر روی مخلوطی از پودر نیکل و لیتیوم آلومینیوم هیدرید کار می کرد، که مقدار اضافی انرژی را فراهم می کند (AG Parkhomov، نتایج آزمایش نسخه جدید آنالوگ مولد حرارت با دمای بالا Rossi. "Journal. جهت‌های نوظهور علم»، 2015، 8، 34-39) … با این حال، برخلاف آزمایش‌های روسی، هیچ تحریفی در ترکیب ایزوتوپی در سوخت مصرف‌شده یافت نشد.

آزمایش‌ها در مورد انفجار الکتریکی سیم‌های تنگستن، و همچنین در مورد شتاب لیزری فروپاشی عناصر رادیواکتیو، از نقطه‌نظر فنی بسیار پیچیده‌تر هستند و فقط در آزمایشگاه‌های علمی جدی قابل بازتولید هستند. در این راستا، سؤال تکرارپذیری یک آزمایش با سؤال تکرارپذیری آن جایگزین می شود. برای آزمایش‌ها روی واکنش‌های هسته‌ای کم انرژی، یک موقعیت معمولی زمانی است که، تحت شرایط آزمایشی یکسان، اثر یا وجود داشته باشد یا نباشد. واقعیت این است که کنترل تمام پارامترهای فرآیند، از جمله، ظاهراً، اصلی که هنوز شناسایی نشده است، امکان پذیر نیست. جستجو برای حالت های مورد نیاز تقریباً کور است و ماه ها و حتی سال ها طول می کشد. آزمایش‌کنندگان مجبور شده‌اند نمودار شماتیک تنظیمات را بیش از یک بار در فرآیند جستجوی یک پارامتر کنترل تغییر دهند - "شستی" که برای دستیابی به تکرارپذیری رضایت‌بخش باید "چرخش" شود. در حال حاضر، تکرارپذیری در آزمایش های شرح داده شده در بالا حدود 30٪ است، یعنی در هر آزمایش سوم یک نتیجه مثبت به دست می آید. قضاوت خواننده کم یا زیاد است. یک چیز واضح است: بدون ایجاد یک مدل نظری کافی از پدیده های مورد مطالعه، بعید است که بتوان این پارامتر را به طور اساسی بهبود بخشید.

تلاش در تفسیر

علیرغم نتایج تجربی متقاعد کننده ای که امکان تبدیل هسته ای عناصر شیمیایی پایدار و همچنین تسریع در تجزیه مواد رادیواکتیو را تایید می کند، مکانیسم های فیزیکی این فرآیندها هنوز ناشناخته است.

معمای اصلی واکنش‌های هسته‌ای کم انرژی این است که چگونه هسته‌های با بار مثبت بر نیروهای دافعه غلبه می‌کنند که به یکدیگر نزدیک می‌شوند، به اصطلاح سد کولن. این معمولاً به دمای میلیون ها درجه سانتیگراد نیاز دارد. بدیهی است که چنین دماهایی در آزمایش های در نظر گرفته شده به دست نمی آیند. با این وجود، یک احتمال غیر صفر وجود دارد که ذره ای که انرژی جنبشی کافی برای غلبه بر نیروهای دافعه را ندارد، با این وجود در نزدیکی هسته قرار گرفته و با آن وارد یک واکنش هسته ای می شود.

این اثر که اثر تونل نامیده می شود، ماهیت کاملاً کوانتومی دارد و ارتباط نزدیکی با اصل عدم قطعیت هایزنبرگ دارد. بر اساس این اصل، یک ذره کوانتومی (مثلاً هسته یک اتم) نمی تواند همزمان مقادیر مشخصی از مختصات و تکانه داشته باشد. حاصلضرب عدم قطعیت ها (انحرافات تصادفی اجتناب ناپذیر از مقدار دقیق) مختصات و تکانه از پایین با مقداری متناسب با ثابت پلانک h محدود می شود. همان محصول احتمال تونل زدن از طریق یک مانع بالقوه را تعیین می کند: هر چه حاصل ضرب عدم قطعیت مختصات و تکانه ذره بزرگتر باشد، این احتمال بیشتر است.

در آثار دکترای علوم فیزیک و ریاضی، پروفسور ولادیمیر ایوانوویچ مانکو و نویسندگان همکار، نشان داده شده است که در حالات خاصی از یک ذره کوانتومی (به اصطلاح حالات همبسته منسجم)، حاصلضرب عدم قطعیت ها می تواند از ثابت پلانک تجاوز کند. با چندین مرتبه بزرگی در نتیجه، برای ذرات کوانتومی در چنین حالت‌هایی، احتمال غلبه بر سد کولن افزایش می‌یابد (V. V. Dodonov, V. I.مانکو، متغیرها و تکامل سیستم‌های کوانتومی غیر ثابت. "مجموعه مقالات FIAN". مسکو: ناوکا، 1987، ج 183، ص. 286).

اگر چندین هسته از عناصر شیمیایی مختلف به طور همزمان در یک حالت همبسته منسجم قرار گیرند، در این صورت ممکن است یک فرآیند جمعی خاص رخ دهد که منجر به توزیع مجدد پروتون ها و نوترون ها بین آنها شود. احتمال چنین فرآیندی هر چه بیشتر باشد، تفاوت بین انرژی های حالت های اولیه و نهایی مجموعه ای از هسته ها کمتر خواهد بود. ظاهراً این شرایط است که موقعیت میانی واکنش های هسته ای کم انرژی را بین واکنش های هسته ای شیمیایی و "معمولی" تعیین می کند.

حالات همبسته منسجم چگونه شکل می گیرند؟ چه چیزی باعث می شود که هسته ها در مجموعه ها متحد شوند و نوکلئون ها را مبادله کنند؟ کدام هسته ها می توانند و کدام ها نمی توانند در این فرآیند شرکت کنند؟ هنوز پاسخی برای این و بسیاری از سوالات دیگر وجود ندارد. نظریه پردازان تنها گام های اولیه را برای حل این جالب ترین مشکل برمی دارند.

بنابراین در این مرحله نقش اصلی در بررسی واکنش های هسته ای کم انرژی باید به آزمایشگران و مخترعین تعلق گیرد. نیاز به مطالعات تجربی و نظری سیستمی در مورد این پدیده شگفت انگیز، تجزیه و تحلیل جامع داده های به دست آمده، و بحث تخصصی گسترده وجود دارد.

درک و تسلط بر مکانیسم‌های واکنش‌های هسته‌ای کم انرژی به ما در حل انواع مشکلات کاربردی کمک می‌کند - ایجاد نیروگاه‌های خودمختار ارزان، فن‌آوری‌های بسیار کارآمد برای رفع آلودگی زباله‌های هسته‌ای و تبدیل عناصر شیمیایی.