Reaksionet bërthamore në llamba dhe baktere

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2023-12-16 16:16

Shkenca ka temat e veta të ndaluara, tabutë e veta. Sot, pak shkencëtarë guxojnë të studiojnë biofushat, dozat ultra të ulëta, strukturën e ujit …

Zonat janë të vështira, me re, të vështira për t'u dorëzuar. Është e lehtë të humbasësh reputacionin tënd këtu, duke qenë i njohur si pseudoshkencëtar, dhe nuk ka nevojë të flasim për marrjen e një granti. Në shkencë, është e pamundur dhe e rrezikshme të shkosh përtej koncepteve të pranuara përgjithësisht, të shkelësh dogmat. Por janë përpjekjet e guximtarëve që janë gati të jenë të ndryshëm nga të gjithë të tjerët që ndonjëherë hapin shtigje të reja në dije.

Ne kemi vërejtur më shumë se një herë se si, ndërsa shkenca zhvillohet, dogmat fillojnë të lëkunden dhe gradualisht fitojnë statusin e njohurive të paplota, paraprake. Pra, dhe më shumë se një herë, ishte në biologji. Ky ishte rasti në fizikë. Ne shohim të njëjtën gjë në kimi. Para syve tanë, e vërteta nga teksti shkollor "përbërja dhe vetitë e një substance nuk varen nga metodat e prodhimit të saj" u shemb nën sulmin e nanoteknologjisë. Doli se një substancë në një nanoformë mund të ndryshojë rrënjësisht vetitë e saj - për shembull, ari do të pushojë së qeni një metal fisnik.

Sot mund të themi se ka një numër të mjaftueshëm eksperimentesh, rezultatet e të cilave nuk mund të shpjegohen nga këndvështrimi i pikëpamjeve të pranuara përgjithësisht. Dhe detyra e shkencës nuk është t'i hedhë poshtë, por të gërmojë dhe të përpiqet të arrijë tek e vërteta. Pozicioni "kjo nuk mund të jetë, sepse nuk mund të jetë kurrë" është i përshtatshëm, natyrisht, por nuk mund të shpjegojë asgjë. Për më tepër, eksperimentet e pakuptueshme, të pashpjegueshme mund të jenë pararojë e zbulimeve në shkencë, siç ka ndodhur tashmë. Një nga temat e tilla të nxehta në kuptimin e drejtpërdrejtë dhe figurativ janë të ashtuquajturat reaksione bërthamore me energji të ulët, të cilat sot quhen LENR - Reagimi Bërthamor me Energji të Ulët.

Kemi kërkuar doktor të shkencave fiziko-matematikore Stepan Nikolaevich Andreevnga Instituti i Fizikës së Përgjithshme. AM Prokhorov RAS për të na njohur me thelbin e problemit dhe me disa eksperimente shkencore të kryera në laboratorët rusë dhe perëndimor dhe të botuara në revista shkencore. Eksperimente, rezultatet e të cilave nuk mund t'i shpjegojmë ende.

Reaktori "E-Сat" Andrea Rossi

Në mesin e tetorit 2014, komuniteti shkencor botëror ishte i emocionuar nga lajmet - një raport u publikua nga Giuseppe Levi, profesor i fizikës në Universitetin e Bolonjës dhe bashkëautorë mbi rezultatet e testimit të reaktorit E-Сat, krijuar nga shpikësi italian Andrea Rossi.

Kujtojmë se në vitin 2011 A. Rossi prezantoi para publikut instalacionin mbi të cilin punoi për shumë vite në bashkëpunim me fizikanin Sergio Fokardi. Reaktori, i quajtur "E-Сat" (shkurt për Energy Catalizer), po prodhonte një sasi jonormale të energjisë. E-Сat është testuar nga grupe të ndryshme studiuesish gjatë katër viteve të fundit ndërsa komuniteti shkencor ka kërkuar rishikim nga kolegët.

Testi më i gjatë dhe më i detajuar, duke regjistruar të gjithë parametrat e nevojshëm të procesit, u krye në mars 2014 nga grupi i Giuseppe Levi, i cili përfshinte ekspertë të tillë të pavarur si Evelyn Foski, fizikante teorike nga Instituti Kombëtar Italian i Fizikës Bërthamore në Bolonja. profesori i fizikës Hanno Essen nga Instituti Mbretëror i Teknologjisë në Stokholm dhe, meqë ra fjala, ish-kryetari i Shoqatës Suedeze të Skeptikëve, si dhe fizikanët suedezë Bo Hoystad, Roland Petersson, Lars Tegner nga Universiteti Uppsala. Ekspertët konfirmuan se pajisja (Fig. 1), në të cilën një gram karburant u nxeh në një temperaturë prej rreth 1400 ° C duke përdorur energji elektrike, prodhoi një sasi jonormale nxehtësie (AMS Acta, 2014, doi: 10.6092 / unibo / amsacta / 4084).

Oriz. një. Reaktori E-Cat i Andrea Rossi në punë. Shpikësi nuk zbulon se si funksionon reaktori. Megjithatë, dihet se një ngarkesë karburanti, elementë ngrohjeje dhe një termoelement vendosen brenda tubit qeramik. Sipërfaqja e tubit është me shirita për shpërndarje më të mirë të nxehtësisë.

Reaktori ishte një tub qeramik 20 cm i gjatë dhe 2 cm në diametër. Brenda reaktorit ndodheshin një ngarkesë karburanti, elementë ngrohjeje dhe një termoelement, sinjali nga i cili futej në njësinë e kontrollit të ngrohjes. Fuqia furnizohej në reaktor nga një rrjet elektrik me një tension prej 380 volt përmes tre telave rezistent ndaj nxehtësisë, të cilat u nxehën në të kuqe gjatë funksionimit të reaktorit. Karburanti përbëhej kryesisht nga pluhuri i nikelit (90%) dhe hidridi i aluminit të litiumit LiAlH₄(10%). Kur nxehet, hidridi i aluminit të litiumit dekompozohet dhe lëshohet hidrogjen, i cili mund të absorbohet nga nikeli dhe të hyjë në një reaksion ekzotermik me të.

Në raport thuhej se nxehtësia totale e gjeneruar nga pajisja gjatë 32 ditëve të funksionimit të vazhdueshëm ishte rreth 6 GJ. Vlerësimet elementare tregojnë se përmbajtja e energjisë e një pluhuri është më shumë se një mijë herë më e lartë se ajo e, për shembull, benzinës!

Si rezultat i analizave të kujdesshme të përbërjes elementare dhe izotopike, ekspertët kanë vërtetuar me siguri se në karburantin e shpenzuar janë shfaqur ndryshime në raportet e izotopeve të litiumit dhe nikelit. Nëse përmbajtja e izotopeve të litiumit në karburantin fillestar përkonte me atë natyrore: ⁶Li - 7,5%, ⁷Li - 92.5%, atëherë përmbajtja në karburantin e shpenzuar është ⁶Li u rrit në 92%, dhe përmbajtja ⁷Li u ul në 8%. Shtrembërimet e përbërjes izotopike të nikelit ishin po aq të forta. Për shembull, përmbajtja e izotopit të nikelit ⁶²Ni në "hi" ishte 99%, megjithëse ishte vetëm 4% në karburantin fillestar. Ndryshimet e zbuluara në përbërjen izotopike dhe çlirimi anormalisht i lartë i nxehtësisë treguan se proceset bërthamore mund të kenë ndodhur në reaktor. Sidoqoftë, asnjë shenjë e rritjes së radioaktivitetit, karakteristikë e reaksioneve bërthamore nuk u regjistrua as gjatë funksionimit të pajisjes, as pas ndalimit të saj.

Proceset që ndodhin në reaktor nuk mund të jenë reaksione të ndarjes bërthamore, pasi karburanti përbëhej nga substanca të qëndrueshme. Përjashtohen gjithashtu reaksionet e shkrirjes bërthamore, sepse nga pikëpamja e fizikës moderne bërthamore, temperatura prej 1400 ° C është e papërfillshme për të kapërcyer forcat e zmbrapsjes së bërthamave të Kulombit. Kjo është arsyeja pse përdorimi i termit të bujshëm "fusion i ftohtë" për procese të tilla është një gabim mashtrues.

Ndoshta, këtu jemi përballur me manifestime të një lloji të ri reagimesh, në të cilat ndodhin transformime kolektive me energji të ulët të bërthamave të elementeve që përbëjnë karburantin. Energjitë e reaksioneve të tilla vlerësohen të jenë të rendit 1-10 keV për nukleon, domethënë, ato zënë një pozicion të ndërmjetëm midis reaksioneve bërthamore "të zakonshme" me energji të lartë (energji mbi 1 MeV për nukleon) dhe reaksioneve kimike (energjitë të rendit 1 eV për atom).

Deri më tani, askush nuk mund ta shpjegojë në mënyrë të kënaqshme fenomenin e përshkruar, dhe hipotezat e paraqitura nga shumë autorë nuk i qëndrojnë kritikave. Për të vendosur mekanizmat fizikë të fenomenit të ri, është e nevojshme të studiohen me kujdes manifestimet e mundshme të reaksioneve të tilla bërthamore me energji të ulët në mjedise të ndryshme eksperimentale dhe të përgjithësohen të dhënat e marra. Për më tepër, një sasi e konsiderueshme faktesh të tilla të pashpjegueshme janë grumbulluar gjatë viteve. Këtu janë vetëm disa prej tyre.

Shpërthimi elektrik i një teli tungsteni - fillimi i shekullit të 20-të

Në vitin 1922, punonjësit e Laboratorit Kimik të Universitetit të Çikagos Clarence Irion dhe Gerald Wendt botuan një punim mbi studimin e shpërthimit elektrik të një teli tungsteni në vakum (GL Wendt, CE Irion, Përpjekjet eksperimentale për të zbërthyer tungstenin në temperatura të larta. Journal of the American Chemical Society, 1922, 44, 1887-1894; Përkthimi rusisht: Përpjekje eksperimentale për të ndarë tungstenin në temperatura të larta).

Nuk ka asgjë ekzotike në një shpërthim elektrik. Ky fenomen u zbulua as më shumë e as më pak në fund të shekullit të 18-të, por në jetën e përditshme ne vazhdimisht e vëzhgojmë atë, kur, gjatë një qarku të shkurtër, llambat digjen (llambat inkandeshente, natyrisht). Çfarë ndodh në një shpërthim elektrik? Nëse forca e rrymës që rrjedh nëpër tela metalike është e madhe, atëherë metali fillon të shkrihet dhe të avullojë. Plazma formohet pranë sipërfaqes së telit. Ngrohja ndodh në mënyrë të pabarabartë: "pikat e nxehta" shfaqen në vende të rastësishme të telit, në të cilat lëshohet më shumë nxehtësi, temperatura arrin vlerat kulmore dhe ndodh një shkatërrim shpërthyes i materialit.

Gjëja më e habitshme në lidhje me këtë histori është se shkencëtarët fillimisht pritej të zbulonin në mënyrë eksperimentale dekompozimin e tungstenit në elementë kimikë më të lehtë. Në qëllimin e tyre, Irioni dhe Wendt u mbështetën në faktet e mëposhtme të njohura tashmë në atë kohë.

Së pari, në spektrin e dukshëm të rrezatimit nga Dielli dhe yjet e tjerë, nuk ka linja optike karakteristike që i përkasin elementeve të rënda kimike. Së dyti, temperatura e sipërfaqes së diellit është rreth 6000 ° C. Prandaj, arsyetuan ata, atomet e elementeve të rënda nuk mund të ekzistojnë në temperatura të tilla. Së treti, kur një bankë kondensatori shkarkohet në një tel metalik, temperatura e plazmës së formuar gjatë një shpërthimi elektrik mund të arrijë 20,000 ° C.

Bazuar në këtë, shkencëtarët amerikanë sugjeruan që nëse një rrymë e fortë elektrike kalon nëpër një tel të hollë të bërë nga një element i rëndë kimik, si tungsteni, dhe nxehet në temperatura të krahasueshme me temperaturën e Diellit, atëherë bërthamat e tungstenit do të jenë në një gjendje të paqëndrueshme dhe zbërthehen në elementë më të lehtë. Ata përgatitën me kujdes dhe kryen në mënyrë të shkëlqyer eksperimentin, duke përdorur mjete shumë të thjeshta.

Shpërthimi elektrik i një teli tungsteni u krye në një balonë sferike qelqi (Fig. 2), duke mbyllur mbi të një kondensator me kapacitet 0,1 mikrofarad, të ngarkuar në një tension prej 35 kilovolt. Teli ndodhej midis dy elektrodave tungsteni të fiksimit të ngjitura në balonë nga dy anët e kundërta. Përveç kësaj, balona kishte një elektrodë shtesë "spektrale", e cila shërbente për të ndezur një shkarkim plazmatik në gazin e formuar pas shpërthimit elektrik.

Oriz. 2. Diagrami i dhomës së shkarkimit-shpërthyes të Irion dhe Wendt (eksperiment i vitit 1922)

Duhet të theksohen disa detaje të rëndësishme teknike të eksperimentit. Gjatë përgatitjes së tij, balona u vendos në një furrë, ku nxehej vazhdimisht në 300 ° C për 15 orë dhe gjatë kësaj kohe gazi u evakuua prej saj. Së bashku me ngrohjen e balonës, një rrymë elektrike kaloi përmes telit të tungstenit, duke e ngrohur atë në një temperaturë prej 2000 ° C. Pas degazimit, një tub qelqi që lidh balonën me një pompë merkuri u shkri me një djegës dhe u mbyll. Autorët e punës argumentuan se masat e marra bënë të mundur mbajtjen e një presioni jashtëzakonisht të ulët të gazrave të mbetur në balonë për 12 orë. Prandaj, kur u aplikua një tension i tensionit të lartë prej 50 kilovolt, nuk kishte asnjë ndarje midis elektrodave "spektrale" dhe fiksimit.

Irion dhe Wendt kryen njëzet e një eksperimente të shpërthimit elektrik. Si rezultat i çdo eksperimenti, rreth 10¹⁹ grimcat e një gazi të panjohur. Analiza spektrale tregoi se ai përmbante një linjë karakteristike të helium-4. Autorët sugjeruan se heliumi është formuar si rezultat i kalbjes alfa të tungstenit, i shkaktuar nga një shpërthim elektrik. Kujtoni që grimcat alfa që shfaqen në procesin e kalbjes alfa janë bërthamat e një atomi ⁴Ai.

Publikimi i Irion dhe Wendt shkaktoi një rezonancë të madhe në komunitetin shkencor të asaj kohe. Vetë Rutherford tërhoqi vëmendjen për këtë punë. Ai shprehu dyshim të thellë se tensioni i përdorur në eksperiment (35 kV) ishte mjaft i lartë që elektronet të nxisnin reaksione bërthamore në metal. Duke dashur të kontrollojë rezultatet e shkencëtarëve amerikanë, Rutherford kreu eksperimentin e tij - ai rrezatoi një objektiv tungsteni me një rreze elektronike me një energji prej 100 keV. Rutherford nuk gjeti asnjë gjurmë të reaksioneve bërthamore në tungsten, për të cilën ai bëri një raport mjaft të mprehtë në revistën Nature. Komuniteti shkencor mori anën e Rutherford, puna e Irion dhe Wendt u njoh si e gabuar dhe e harruar për shumë vite.

Shpërthimi elektrik i një teli tungsteni: 90 vjet më vonë

Vetëm 90 vjet më vonë, një ekip hulumtues rus i kryesuar nga Leonid Irbekovich Urutskoyev, Doktor i Shkencave Fizike dhe Matematikore, filloi përsëritjen e eksperimenteve të Irion dhe Wendt. Eksperimentet, të pajisura me pajisje moderne eksperimentale dhe diagnostike, u kryen në Institutin legjendar të Fizikës dhe Teknologjisë Sukhumi në Abkhazi. Fizikanët e quajtën qëndrimin e tyre "HELIOS" për nder të idesë udhëzuese të Irion dhe Wendt (Fig. 3). Një dhomë shpërthimi kuarci ndodhet në pjesën e sipërme të instalimit dhe është e lidhur me një sistem vakum - një pompë turbomolekulare (me ngjyrë blu). Katër kabllo të zeza çojnë në dhomën e shpërthimit nga shkarkuesi i bankës së kondensatorit me një kapacitet 0,1 mikrofarad, i cili ndodhet në të majtë të instalimit. Për një shpërthim elektrik, bateria u ngarkua deri në 35-40 kilovolt. Pajisjet diagnostikuese të përdorura në eksperimente (që nuk tregohen në figurë) bënë të mundur studimin e përbërjes spektrale të shkëlqimit të plazmës, e cila u formua gjatë shpërthimit elektrik të telit, si dhe përbërjes kimike dhe elementare të produkteve të prishjen e saj.

Oriz. 3. Kështu duket instalimi HELIOS, në të cilin grupi i L. I. Urutskoyev hetoi shpërthimin e një teli tungsteni në vakum (eksperiment i vitit 2012)

Eksperimentet e grupit të Urutskojevit konfirmuan përfundimin kryesor të punës nëntëdhjetë vjet më parë. Në të vërtetë, si rezultat i shpërthimit elektrik të tungstenit, u formua një sasi e tepërt e atomeve të helium-4 (rreth 10¹⁶ grimcat). Nëse teli i tungstenit zëvendësohej nga një hekur, atëherë heliumi nuk u formua. Vini re se në eksperimentet në pajisjen HELIOS, studiuesit regjistruan një mijë herë më pak atome helium sesa në eksperimentet e Irion dhe Wendt, megjithëse "hyrja e energjisë" në tel ishte afërsisht e njëjtë. Se cila është arsyeja e këtij dallimi mbetet për t'u parë.

Gjatë shpërthimit elektrik, materiali i telit u spërkat në sipërfaqen e brendshme të dhomës së shpërthimit. Analiza spektrometrike e masës tregoi se izotopi i tungstenit-180 ishte i mangët në këto mbetje të ngurta, megjithëse përqendrimi i tij në telin origjinal korrespondonte me atë natyror. Ky fakt mund të tregojë gjithashtu një prishje të mundshme alfa të tungstenit ose një proces tjetër bërthamor gjatë shpërthimit elektrik të një teli (L. I. Urutskoev, A. A. Rukhadze, D. V. Filippov, A. O. Biryukov, etj. Studimi i përbërjes spektrale të rrezatimit optik në shpërthimin elektrik të një tel tungsteni "Brief Communications on Physics FIAN", 2012, 7, 13–18).

Përshpejtimi i kalbjes alfa me një lazer

Reaksionet bërthamore me energji të ulët përfshijnë disa procese që përshpejtojnë transformimet spontane bërthamore të elementeve radioaktive. Rezultate interesante në këtë fushë janë marrë në Institutin e Fizikës së Përgjithshme. A. M. Prokhorov RAS në laboratorin e drejtuar nga Georgy Airatovich Shafeev, Doktor i Shkencave Fizike dhe Matematikore. Shkencëtarët kanë zbuluar një efekt befasues: prishja alfa e uranium-238 u përshpejtua nga rrezatimi lazer me një intensitet relativisht të ulët të pikut 10¹²–10¹³ W / cm² (AV Simakin, GA Shafeev, Ndikimi i rrezatimit lazer të nanogrimcave në solucionet ujore të kripës së uraniumit mbi aktivitetin e nuklideve. "Quantum Electronics", 2011, 41, 7, 614-618).

Oriz. 4. Mikrografi i nanogrimcave të arit të marra nga rrezatimi lazer i një objektivi ari në një tretësirë ujore të kripës cezium-137 (eksperiment i vitit 2011)

Kështu dukej eksperimenti. Në një kuvetë me një tretësirë ujore të kripës së uraniumit UO₂Cl₂ Me një përqendrim 5–35 mg / ml, u vendos një objektiv ari, i cili u rrezatua me impulse lazer me një gjatësi vale 532 nanometra, kohëzgjatje 150 pikosekonda dhe një ritëm përsëritjeje prej 1 kilohertz për një orë. Në kushte të tilla, sipërfaqja e synuar shkrihet pjesërisht, dhe lëngu në kontakt me të vlon menjëherë. Presioni i avullit spërkat pikat e arit me madhësi nano nga sipërfaqja e synuar në lëngun përreth, ku ato ftohen dhe kthehen në nanogrimca të ngurta me një madhësi karakteristike prej 10 nanometra. Ky proces quhet ablacion me lazer në lëng dhe përdoret gjerësisht kur kërkohet të përgatiten tretësira koloidale të nanogrimcave të metaleve të ndryshme.

Në eksperimentet e Shafeev, 10¹⁵ nanogrimca ari në 1 cm³ zgjidhje. Vetitë optike të nanogrimcave të tilla janë rrënjësisht të ndryshme nga vetitë e një pllake masive ari: ato nuk reflektojnë dritën, por e thithin atë, dhe fusha elektromagnetike e një valë drite pranë nanogrimcave mund të përforcohet me një faktor prej 100-10,000 dhe të arrijë vlerat brendaatomike!

Bërthamat e uraniumit dhe produktet e tij të kalbjes (toriumi, protaktiniumi), të cilat ndodheshin pranë këtyre nanogrimcave, u ekspozuan ndaj fushave elektromagnetike të përforcuara me lazer. Si rezultat, radioaktiviteti i tyre ka ndryshuar dukshëm. Në veçanti, aktiviteti gama i torium-234 është dyfishuar. (Aktiviteti gama i mostrave para dhe pas rrezatimit lazer u mat me një spektrometër gama gjysmëpërçues.) Meqenëse toriumi-234 lind nga kalbja alfa e uraniumit-238, një rritje në aktivitetin e tij gama tregon një prishje të përshpejtuar alfa të këtij izotopi të uraniumit. Vini re se aktiviteti gama i uranium-235 nuk u rrit.

Shkencëtarët nga GPI RAS kanë zbuluar se rrezatimi lazer mund të përshpejtojë jo vetëm kalbjen alfa, por edhe zbërthimin beta të një izotopi radioaktiv. ¹³⁷Cs është një nga komponentët kryesorë të emetimeve radioaktive dhe mbetjeve. Në eksperimentet e tyre, ata përdorën një lazer të gjelbër të avullit të bakrit që funksiononte në një mënyrë pulsi të përsëritur me një kohëzgjatje pulsi prej 15 nanosekonda, një shkallë përsëritjeje pulsi prej 15 kilohertz dhe një intensitet maksimal prej 10.⁹ W / cm²… Rrezatimi lazer ka vepruar në një objektiv ari të vendosur në një kuvetë me një zgjidhje ujore kripe ¹³⁷Cs, përmbajtja e të cilave në një tretësirë me një vëllim prej 2 ml ishte afërsisht 20 pikogramë.

Pas dy orësh të rrezatimit të synuar, studiuesit regjistruan se një zgjidhje koloidale me nanogrimca ari 30 nm u formua në kuvetë (Fig. 4) dhe aktiviteti gama i cezium-137 (dhe, rrjedhimisht, përqendrimi i tij në tretësirë) u ul me 75%. Gjysma e jetës së cezium-137 është rreth 30 vjet. Kjo do të thotë se një rënie e tillë e aktivitetit, e cila u përftua në një eksperiment dyorësh, duhet të ndodhë në kushte natyrore në rreth 60 vjet. Duke pjesëtuar 60 vjet me dy orë, zbulojmë se shkalla e kalbjes u rrit me rreth 260,000 herë gjatë ekspozimit me lazer. Një rritje e tillë gjigante në shkallën e kalbjes beta duhet ta kishte kthyer një kuvetë me një zgjidhje ceziumi në një burim të fuqishëm të rrezatimit gama që shoqëron zbërthimin e zakonshëm beta të cezium-137. Megjithatë, në realitet kjo nuk ndodh. Matjet e rrezatimit treguan se aktiviteti gama i tretësirës së kripës nuk rritet (E. V. Barmina, A. V. Simakin, G. A. Shafeev, prishja e cesium-137 e induktuar me laser. Quantum Electronics, 2014, 44, 8, 791-792).

Ky fakt sugjeron që me veprim lazer, prishja e cezium-137 nuk vazhdon sipas skenarit më të mundshëm (94.6%) në kushte normale me emetimin e një kuantike gama me një energji prej 662 keV, por në një mënyrë tjetër - jo-rrezatuese.. Ky është, me sa duket, zbërthimi i drejtpërdrejtë beta me formimin e një bërthame të një izotopi të qëndrueshëm ¹³⁷Ba, e cila në kushte normale realizohet vetëm në 5.4% të rasteve.

Përse ndodh një rishpërndarje e tillë e probabiliteteve në reagimin e zbërthimit të beta të ceziumit është ende e paqartë. Megjithatë, ka studime të tjera të pavarura që konfirmojnë se çaktivizimi i përshpejtuar i cezium-137 është i mundur edhe në sistemet e gjalla.

Me temën: Reaktor bërthamor në një qelizë të gjallë

Reaksionet bërthamore me energji të ulët në sistemet e gjalla

Për më shumë se njëzet vjet, Doktor i Shkencave Fizike dhe Matematikore Alla Aleksandrovna Kornilova është angazhuar në kërkimin e reaksioneve bërthamore me energji të ulët në objekte biologjike në Fakultetin e Fizikës të Universitetit Shtetëror të Moskës. M. V. Lomonosov. Objektet e eksperimenteve të para ishin kulturat e baktereve Bacillus subtilis, Escherichia coli, Deinococcus radiodurans. Ato u vendosën në një mjedis ushqyes të varfëruar në hekur, por që përmbante kripën e manganit MnSO₄dhe ujë të rëndë D₂O. Eksperimentet kanë treguar se ky sistem prodhoi një izotop të mangët të hekurit - ⁵⁷Fe (Vysotskii V. I., Kornilova A. A., Samoylenko I. I., Zbulimi eksperimental i fenomenit të transformimit bërthamor me energji të ulët të izotopeve (Mn⁵⁵te Fe⁵⁷) në kulturat biologjike në rritje, Proceedings of 6th International Conference on Cold Fusion, 1996, Japoni, 2, 687–693).

Sipas autorëve të studimit, izotopi ⁵⁷Fe u shfaq në qelizat bakteriale në rritje si rezultat i reagimit ⁵⁵Mn + d = ⁵⁷Fe (d është bërthama e një atomi deuteriumi, i përbërë nga një proton dhe një neutron). Një argument përfundimtar në favor të hipotezës së propozuar është fakti se nëse uji i rëndë zëvendësohet me ujë të lehtë ose kripa e manganit përjashtohet nga përbërja e mediumit ushqyes, atëherë izotopi ⁵⁷Bakteret Fe nuk u grumbulluan.

Pasi u sigurua që transformimet bërthamore të elementeve kimike të qëndrueshme janë të mundshme në kulturat mikrobiologjike, AA Kornilova aplikoi metodën e saj për çaktivizimin e izotopeve radioaktive jetëgjatë (Vysotskii VI, Kornilova AA, Transmutimi i izotopeve të qëndrueshme dhe çaktivizimi i mbetjeve radioaktive në sistemet biologjike në rritje Annals of Nuclear Energy, 2013, 62, 626-633). Këtë herë, Kornilova nuk punoi me monokulturat e baktereve, por me super-shoqërimin e llojeve të ndryshme të mikroorganizmave për të rritur mbijetesën e tyre në mjedise agresive. Secili grup i këtij komuniteti është përshtatur maksimalisht me jetën e përbashkët, ndihmën e ndërsjellë kolektive dhe mbrojtjen e ndërsjellë. Si rezultat, superasociacioni përshtatet mirë me një sërë kushtesh mjedisore, duke përfshirë rritjen e rrezatimit. Doza tipike maksimale që përballojnë kulturat e zakonshme mikrobiologjike korrespondon me 30 kilorad, dhe superasociacionet i rezistojnë disa urdhrave të përmasave më shumë, dhe aktiviteti i tyre metabolik pothuajse nuk është dobësuar.

Sasi të barabarta të biomasës së koncentruar të mikroorganizmave të sipërpërmendur dhe 10 ml tretësirë kripe cezium-137 në ujë të distiluar u vendosën në kuveta qelqi. Aktiviteti fillestar i gama i tretësirës ishte 20,000 bekerel. Në disa kuveta, kripërat e elementëve gjurmë jetik Ca, K dhe Na u shtuan gjithashtu. Kuvetat e mbyllura u mbajtën në 20 ° C dhe aktiviteti i tyre gama matej çdo shtatë ditë duke përdorur një detektor me precizion të lartë.

Për njëqind ditë të eksperimentit në një qelizë kontrolli që nuk përmbante mikroorganizma, aktiviteti i cezium-137 u ul me 0.6%. Në një kuvetë që përmban gjithashtu kripë kaliumi - me 1%. Aktiviteti ra më shpejt në kuvetën që përmban gjithashtu kripë kalciumi. Këtu, aktiviteti i gama është ulur me 24%, që është e barabartë me një reduktim 12-fish të gjysmë-jetës së ceziumit!

Autorët supozuan se si rezultat i aktivitetit jetësor të mikroorganizmave ¹³⁷Cs është konvertuar në ¹³⁸Ba është një analog biokimik i kaliumit. Nëse ka pak kalium në mediumin ushqyes, atëherë shndërrimi i ceziumit në barium ndodh me një shpejtësi të përshpejtuar; nëse ka shumë, atëherë procesi i transformimit bllokohet. Roli i kalciumit është i thjeshtë. Për shkak të pranisë së tij në mediumin ushqyes, popullata e mikroorganizmave rritet me shpejtësi dhe, për rrjedhojë, konsumon më shumë kalium ose analogun e tij biokimik - barium, domethënë shtyn shndërrimin e ceziumit në barium.

Po në lidhje me riprodhueshmërinë?

Çështja e riprodhueshmërisë së eksperimenteve të përshkruara më sipër kërkon disa sqarime. Reaktori E-Cat, që magjeps me thjeshtësinë e tij, po riprodhohet nga qindra, nëse jo mijëra, shpikës entuziastë në mbarë botën. Madje në internet ka forume të veçanta ku "replikuesit" shkëmbejnë përvojat dhe demonstrojnë arritjet e tyre. Shpikësi rus Alexander Georgievich Parkhomov ka bërë disa përparime në këtë drejtim. Ai arriti të ndërtojë një gjenerator nxehtësie që funksionon në një përzierje të pluhurit të nikelit dhe hidridit të aluminit të litiumit, i cili siguron një sasi të tepërt të energjisë (AG Parkhomov, Rezultatet e testit të një versioni të ri të analogut të gjeneratorit të nxehtësisë me temperaturë të lartë Rossi. "Journal i drejtimeve në zhvillim të shkencës", 2015, 8, 34–39) … Megjithatë, ndryshe nga eksperimentet e Rossi-t, nuk u gjetën shtrembërime të përbërjes izotopike në karburantin e shpenzuar.

Eksperimentet mbi shpërthimin elektrik të telave të tungstenit, si dhe për përshpejtimin lazer të prishjes së elementeve radioaktive, janë shumë më të ndërlikuara nga pikëpamja teknike dhe mund të riprodhohen vetëm në laboratorë seriozë shkencorë. Në këtë drejtim, çështja e riprodhueshmërisë së një eksperimenti zëvendësohet nga çështja e përsëritshmërisë së tij. Për eksperimentet mbi reaksionet bërthamore me energji të ulët, një situatë tipike është kur, në kushte të njëjta eksperimentale, efekti është ose i pranishëm ose jo. Fakti është se nuk është e mundur të kontrollohen të gjithë parametrat e procesit, duke përfshirë, me sa duket, atë kryesor, i cili ende nuk është identifikuar. Kërkimi për mënyrat e kërkuara është pothuajse i verbër dhe zgjat shumë muaj dhe madje vite. Eksperimentuesve iu është dashur të ndryshojnë diagramin skematik të konfigurimit më shumë se një herë në procesin e kërkimit të një parametri kontrolli - "pullën" që duhet "të rrotullohet" për të arritur përsëritshmëri të kënaqshme. Për momentin, përsëritshmëria në eksperimentet e përshkruara më sipër është rreth 30%, domethënë, një rezultat pozitiv merret në çdo eksperiment të tretë. Është shumë a pak, që ta gjykojë lexuesi. Një gjë është e qartë: pa krijuar një model adekuat teorik të fenomeneve të studiuara, nuk ka gjasa që të jetë e mundur të përmirësohet rrënjësisht ky parametër.

Përpjekje për interpretim

Pavarësisht nga rezultatet bindëse eksperimentale që konfirmojnë mundësinë e transformimeve bërthamore të elementeve kimike të qëndrueshme, si dhe përshpejtimin e kalbjes së substancave radioaktive, mekanizmat fizikë të këtyre proceseve janë ende të panjohur.

Misteri kryesor i reaksioneve bërthamore me energji të ulët është se si bërthamat e ngarkuara pozitivisht i kapërcejnë forcat refuzuese kur i afrohen njëri-tjetrit, e ashtuquajtura barriera e Kulombit. Kjo zakonisht kërkon temperatura në miliona gradë Celsius. Është e qartë se temperatura të tilla nuk arrihen në eksperimentet e konsideruara. Megjithatë, ekziston një probabilitet jozero që një grimcë që nuk ka energji të mjaftueshme kinetike për të kapërcyer forcat refuzuese, megjithatë do të përfundojë pranë bërthamës dhe do të hyjë në një reaksion bërthamor me të.

Ky efekt, i quajtur efekti i tunelit, është i një natyre thjesht kuantike dhe është i lidhur ngushtë me parimin e pasigurisë së Heisenberg. Sipas këtij parimi, një grimcë kuantike (për shembull, bërthama e një atomi) nuk mund të ketë vlera të përcaktuara saktësisht të koordinatave dhe momentit në të njëjtën kohë. Produkti i pasigurive (devijimet e rastësishme të pashmangshme nga vlera e saktë) i koordinatës dhe momentit kufizohet nga poshtë me një vlerë proporcionale me konstanten h të Planck-ut. I njëjti produkt përcakton probabilitetin e tunelit përmes një pengese potenciale: sa më i madh të jetë produkti i pasigurive të koordinatës dhe momentit të grimcës, aq më i lartë është ky probabilitet.

Në punimet e Doktorit të Shkencave Fizike dhe Matematikore, Profesor Vladimir Ivanovich Manko dhe bashkëautorëve, tregohet se në disa gjendje të një grimce kuantike (të ashtuquajturat gjendje të korreluara koherente), produkti i pasigurive mund të tejkalojë konstantën e Plankut. me disa rend të madhësisë. Rrjedhimisht, për grimcat kuantike në gjendje të tilla, probabiliteti i tejkalimit të barrierës Kulomb do të rritet (V. V. Dodonov, V. I. Manko, Invariantet dhe evolucioni i sistemeve kuantike jostacionare. “Proceset e FIAN-it”. Moskë: Nauka, 1987, v. 183, f. 286).

Nëse disa bërthama të elementeve të ndryshëm kimikë gjenden në një gjendje koherente të ndërlidhur njëkohësisht, atëherë në këtë rast mund të ndodhë një proces i caktuar kolektiv, duke çuar në një rishpërndarje të protoneve dhe neutroneve midis tyre. Probabiliteti i një procesi të tillë do të jetë sa më i madh, aq më i vogël është ndryshimi midis energjive të gjendjeve fillestare dhe përfundimtare të një grupi bërthamash. Është kjo rrethanë, me sa duket, që përcakton pozicionin e ndërmjetëm të reaksioneve bërthamore me energji të ulët midis reaksioneve bërthamore kimike dhe "të zakonshme".

Si formohen gjendjet e ndërlidhura koherente? Çfarë i bën bërthamat të bashkohen në ansamble dhe të shkëmbejnë nukleone? Cilat bërthama mund dhe cilat nuk mund të marrin pjesë në këtë proces? Nuk ka ende përgjigje për këto dhe shumë pyetje të tjera. Teoricienët po hedhin vetëm hapat e parë drejt zgjidhjes së këtij problemi më interesant.

Prandaj, në këtë fazë, roli kryesor në studimin e reaksioneve bërthamore me energji të ulët duhet t'u takojë eksperimentuesve dhe shpikësve. Ka nevojë për studime sistematike eksperimentale dhe teorike të këtij fenomeni mahnitës, një analizë gjithëpërfshirëse të të dhënave të marra dhe një diskutim të gjerë ekspertësh.

Kuptimi dhe zotërimi i mekanizmave të reaksioneve bërthamore me energji të ulët do të na ndihmojë në zgjidhjen e një sërë problemesh të aplikuara - krijimin e termocentraleve autonome të lira, teknologji shumë efikase për dekontaminimin e mbetjeve bërthamore dhe transformimin e elementeve kimike.