Reacții nucleare în becuri și bacterii

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Modificat ultima dată: 2023-12-16 16:15

Știința are propriile ei subiecte interzise, propriile ei tabuuri. Astăzi, puțini oameni de știință îndrăznesc să studieze biocâmpurile, dozele ultra-scăzute, structura apei…

Zonele sunt dificile, tulburi, greu de cedat. Este ușor să-ți pierzi reputația aici, fiind cunoscut ca pseudo-om de știință și nu este nevoie să vorbești despre primirea unui grant. În știință, este imposibil și periculos să treci dincolo de conceptele general acceptate, să încalci dogmele. Dar eforturile îndrăzneților care sunt gata să fie diferiți de toți ceilalți sunt cele care deschid uneori noi căi în cunoaștere.

Am observat de mai multe ori cum, pe măsură ce știința se dezvoltă, dogmele încep să se clatine și dobândesc treptat statutul de cunoaștere incompletă, preliminară. Deci, și de mai multe ori, a fost în biologie. Acesta a fost cazul în fizică. Vedem același lucru în chimie. În fața ochilor noștri, adevărul din manualul „compoziția și proprietățile unei substanțe nu depind de metodele de producere a acesteia” s-a prăbușit sub atacul nanotehnologiei. S-a dovedit că o substanță într-o nanoformă își poate schimba radical proprietățile - de exemplu, aurul va înceta să mai fie un metal nobil.

Astăzi putem afirma că există un număr destul de mare de experimente, ale căror rezultate nu pot fi explicate din punctul de vedere al opiniilor general acceptate. Iar sarcina științei nu este să le respingă, ci să sape și să încerce să ajungă la adevăr. Poziția „asta nu poate fi, pentru că nu poate fi niciodată” este convenabilă, desigur, dar nu poate explica nimic. Mai mult decât atât, experimentele de neînțeles, inexplicabile pot fi vestigii de descoperiri în știință, așa cum sa întâmplat deja. Unul dintre astfel de subiecte fierbinți în sens literal și figurat este așa-numitele reacții nucleare cu energie scăzută, care astăzi sunt numite LENR - Low-Energy Nuclear Reaction.

Am cerut un doctor în științe fizice și matematice Stepan Nikolaevici Andreevde la Institutul de Fizică Generală. AM Prokhorov RAS să ne familiarizeze cu esența problemei și cu unele experimente științifice efectuate în laboratoarele rusești și occidentale și publicate în reviste științifice. Experimente ale căror rezultate nu le putem explica încă.

Reactorul „E-Сat” Andrea Rossi

La mijlocul lunii octombrie 2014, comunitatea științifică mondială a fost încântată de știri - un raport a fost lansat de Giuseppe Levi, profesor de fizică la Universitatea din Bologna, și co-autori cu privire la rezultatele testării reactorului E-Сat, creat de inventatorul italian Andrea Rossi.

Amintim că în 2011 A. Rossi a prezentat publicului instalația la care a lucrat mulți ani în colaborare cu fizicianul Sergio Fokardi. Reactorul, numit „E-Сat” (prescurtare de la Energy Catalizer), producea o cantitate anormală de energie. E-Сat a fost testat de diferite grupuri de cercetători în ultimii patru ani, deoarece comunitatea științifică a făcut eforturi pentru evaluarea inter pares.

Cel mai lung și mai detaliat test, care înregistrează toți parametrii necesari ai procesului, a fost efectuat în martie 2014 de către grupul lui Giuseppe Levi, care a inclus experți independenți precum Evelyn Foski, fizician teoretician de la Institutul Național de Fizică Nucleară din Bologna, Italia. profesor de fizică Hanno Essen de la Institutul Regal de Tehnologie din Stockholm și, de altfel, fostul președinte al Societății Suedeze de Sceptici, precum și fizicienii suedezi Bo Hoystad, Roland Petersson, Lars Tegner de la Universitatea Uppsala. Experții au confirmat că dispozitivul (Fig. 1), în care un gram de combustibil a fost încălzit la o temperatură de aproximativ 1400 ° C folosind electricitate, a produs o cantitate anormală de căldură (AMS Acta, 2014, doi: 10.6092 / unibo / amsacta / 4084).

Orez. unu. Reactorul E-Cat al lui Andrea Rossi la lucru. Inventatorul nu dezvăluie cum funcționează reactorul. Cu toate acestea, se știe că în interiorul tubului ceramic sunt plasate o încărcătură de combustibil, elemente de încălzire și un termocuplu. Suprafața tubului este striată pentru o mai bună disipare a căldurii.

Reactorul era un tub ceramic de 20 cm lungime și 2 cm în diametru, în interiorul reactorului erau amplasate o încărcătură de combustibil, elemente de încălzire și un termocuplu, semnalul de la care a fost alimentat unitatea de control al încălzirii. Reactorul a fost alimentat de la o rețea electrică cu o tensiune de 380 de volți prin trei fire rezistente la căldură, care au fost încălzite la roșu în timpul funcționării reactorului. Combustibilul a constat în principal din pulbere de nichel (90%) și hidrură de litiu aluminiu LiAlH₄(10%). Când este încălzită, hidrura de litiu aluminiu s-a descompus și a eliberat hidrogen, care ar putea fi absorbit de nichel și poate intra într-o reacție exotermă cu acesta.

Raportul spunea că căldura totală generată de dispozitiv în 32 de zile de funcționare continuă a fost de aproximativ 6 GJ. Estimările elementare arată că conținutul energetic al unei pulberi este de peste o mie de ori mai mare decât cel al, de exemplu, al benzinei!

Ca rezultat al analizelor atente ale compoziției elementare și izotopice, experții au stabilit în mod fiabil că au apărut schimbări în raporturile izotopilor de litiu și nichel în combustibilul uzat. Dacă conținutul de izotopi de litiu din combustibilul inițial a coincis cu cel natural: ⁶Li - 7,5%, ⁷Li - 92,5%, atunci conținutul în combustibilul uzat este ⁶Li a crescut la 92%, iar conținutul ⁷Li a scăzut la 8%. Distorsiunile compoziției izotopice pentru nichel au fost la fel de puternice. De exemplu, conținutul de nichel izotop ⁶²Ni în „cenuşă” a fost de 99%, deşi a fost doar 4% în combustibilul iniţial. Modificările detectate în compoziția izotopică și eliberarea de căldură anormal de mare au indicat că procesele nucleare ar fi putut avea loc în reactor. Cu toate acestea, nu au fost înregistrate semne de radioactivitate crescută caracteristică reacțiilor nucleare nici în timpul funcționării dispozitivului, nici după ce acesta a fost oprit.

Procesele care au loc în reactor nu puteau fi reacții de fisiune nucleară, deoarece combustibilul era alcătuit din substanțe stabile. Reacțiile de fuziune nucleară sunt, de asemenea, excluse, deoarece din punctul de vedere al fizicii nucleare moderne, temperatura de 1400 ° C este neglijabilă pentru a depăși forțele de respingere coulombiană a nucleelor. De aceea, folosirea termenului senzațional de „fuziune la rece” pentru astfel de procese este o greșeală înșelătoare.

Probabil, aici ne confruntăm cu manifestări ale unui nou tip de reacții, în care au loc transformări colective de energie scăzută ale nucleelor elementelor care alcătuiesc combustibilul. Energiile unor astfel de reacții sunt estimate a fi de ordinul 1–10 keV per nucleon, adică ocupă o poziție intermediară între reacțiile nucleare „obișnuite” de înaltă energie (energii de peste 1 MeV per nucleon) și reacțiile chimice (energii). de ordinul a 1 eV pe atom).

Până acum, nimeni nu poate explica în mod satisfăcător fenomenul descris, iar ipotezele prezentate de mulți autori nu rezistă criticilor. Pentru a stabili mecanismele fizice ale noului fenomen, este necesar să se studieze cu atenție posibilele manifestări ale unor astfel de reacții nucleare cu energie scăzută în diferite cadre experimentale și să se generalizeze datele obținute. Mai mult, o cantitate semnificativă de astfel de fapte inexplicabile s-a acumulat de-a lungul anilor. Iată doar câteva dintre ele.

Explozia electrică a unui fir de tungsten - începutul secolului XX

În 1922, angajații Laboratorului de Chimie al Universității din Chicago Clarence Irion și Gerald Wendt au publicat o lucrare despre studiul exploziei electrice a unui fir de wolfram în vid (GL Wendt, CE Irion, Experimental Attempts to Decompose Tungsten at High Temperatures).. Journal of the American Chemical Society, 1922, 44, 1887-1894; Traducere rusă: Încercări experimentale de divizare a wolframului la temperaturi ridicate).

Nu este nimic exotic la o explozie electrică. Acest fenomen a fost descoperit nici mai mult, nici mai puțin la sfârșitul secolului al XVIII-lea, dar în viața de zi cu zi îl observăm constant, când, în timpul unui scurtcircuit, becurile se ard (becuri cu incandescență, desigur). Ce se întâmplă într-o explozie electrică? Dacă puterea curentului care curge prin firul metalic este mare, atunci metalul începe să se topească și să se evapore. Plasma se formează lângă suprafața firului. Încălzirea are loc neuniform: „punctele fierbinți” apar în locuri aleatorii ale firului, în care se eliberează mai multă căldură, temperatura atinge valorile de vârf și are loc o distrugere explozivă a materialului.

Cel mai frapant lucru despre această poveste este că oamenii de știință se așteptau inițial să detecteze experimental descompunerea wolframului în elemente chimice mai ușoare. În intenția lor, Irion și Wendt s-au bazat pe următoarele fapte deja cunoscute la acel moment.

În primul rând, în spectrul vizibil al radiațiilor de la Soare și alte stele, nu există linii optice caracteristice care aparțin elementelor chimice grele. În al doilea rând, temperatura suprafeței soarelui este de aproximativ 6.000 ° C. Prin urmare, au motivat ei, atomii de elemente grele nu pot exista la asemenea temperaturi. În al treilea rând, atunci când o bancă de condensatoare este descărcată pe un fir metalic, temperatura plasmei formate în timpul unei explozii electrice poate ajunge la 20.000 ° C.

Pe baza acestui fapt, oamenii de știință americani au sugerat că, dacă un curent electric puternic este trecut printr-un fir subțire format dintr-un element chimic greu, cum ar fi wolfram, și încălzit la temperaturi comparabile cu temperatura Soarelui, atunci nucleele de tungsten vor fi într-un stare instabilă și se descompun în elemente mai ușoare. Au pregătit cu grijă și au realizat cu brio experimentul, folosind mijloace foarte simple.

Explozia electrică a unui fir de wolfram a fost efectuată într-un balon sferic de sticlă (Fig. 2), închizând pe acesta un condensator cu o capacitate de 0,1 microfarad, încărcat la o tensiune de 35 kilovolți. Sârma a fost amplasată între doi electrozi de tungsten de fixare lipiți în balon din două părți opuse. În plus, balonul avea un electrod „spectral” suplimentar, care servea la aprinderea unei descărcări de plasmă în gazul format după explozia electrică.

Orez. 2. Diagrama camerei de descărcare explozivă a lui Irion și Wendt (experimentul din 1922)

Trebuie remarcate câteva detalii tehnice importante ale experimentului. În timpul preparării sale, balonul a fost introdus într-un cuptor, unde a fost încălzit continuu la 300 ° C timp de 15 ore, iar în acest timp gazul a fost evacuat din acesta. Odată cu încălzirea balonului, un curent electric a fost trecut prin firul de wolfram, încălzindu-l la o temperatură de 2000 ° C. După degazare, un tub de sticlă care leagă balonul cu o pompă de mercur a fost topit cu un arzător și sigilat. Autorii lucrării au susținut că măsurile luate au făcut posibilă menținerea unei presiuni extrem de scăzute a gazelor reziduale în balon timp de 12 ore. Prin urmare, atunci când a fost aplicată o tensiune de înaltă tensiune de 50 kilovolți, nu a existat nicio defecțiune între electrozii „spectral” și de fixare.

Irion și Wendt au efectuat douăzeci și unu de experimente cu explozii electrice. Ca rezultat al fiecărui experiment, aproximativ 10¹⁹ particule dintr-un gaz necunoscut. Analiza spectrală a arătat că conține o linie caracteristică de heliu-4. Autorii au sugerat că heliul se formează ca urmare a dezintegrarii alfa a wolframului, indusă de o explozie electrică. Amintiți-vă că particulele alfa care apar în procesul de dezintegrare alfa sunt nucleele unui atom ⁴El.

Publicarea lui Irion și Wendt a provocat o mare rezonanță în comunitatea științifică de la acea vreme. Rutherford însuși a atras atenția asupra acestei lucrări. El și-a exprimat îndoiala profundă că tensiunea folosită în experiment (35 kV) a fost suficient de mare pentru ca electronii să inducă reacții nucleare în metal. Dorind să verifice rezultatele oamenilor de știință americani, Rutherford și-a efectuat experimentul - a iradiat o țintă de wolfram cu un fascicul de electroni cu o energie de 100 keV. Rutherford nu a găsit nicio urmă de reacții nucleare în tungsten, despre care a făcut un raport destul de clar în jurnalul Nature. Comunitatea științifică a luat partea lui Rutherford, munca lui Irion și Wendt a fost recunoscută ca fiind eronată și uitată de mulți ani.

Explozia electrică a unui fir de tungsten: 90 de ani mai târziu

Abia 90 de ani mai târziu, o echipă de cercetare rusă condusă de Leonid Irbekovich Urutskoyev, doctor în științe fizice și matematice, a preluat repetarea experimentelor lui Irion și Wendt. Experimentele, echipate cu echipamente experimentale și de diagnosticare moderne, au fost efectuate la legendarul Institut de Fizică și Tehnologie Sukhumi din Abhazia. Fizicienii și-au numit atitudinea „HELIOS” în onoarea ideii călăuzitoare a lui Irion și Wendt (Fig. 3). O cameră de explozie de cuarț este situată în partea superioară a instalației și este conectată la un sistem de vid - o pompă turbomoleculară (colorată în albastru). Patru cabluri negre duc la camera de explozie din descărcătorul băncii de condensatoare cu o capacitate de 0,1 microfaradi, care se află în stânga instalației. Pentru o explozie electrică, bateria a fost încărcată până la 35-40 kilovolți. Echipamentul de diagnosticare utilizat în experimente (neprezentat în figură) a făcut posibilă studierea compoziției spectrale a strălucirii plasmei, care s-a format în timpul exploziei electrice a firului, precum și compoziția chimică și elementară a produselor de decăderea acestuia.

Orez. 3. Așa arată instalația HELIOS, în care grupul lui L. I. Urutskoyev a investigat explozia unui fir de wolfram în vid (experimentul din 2012)

Experimentele grupului lui Urutskoyev au confirmat concluzia principală a lucrării în urmă cu nouăzeci de ani. Într-adevăr, în urma exploziei electrice a wolframului, s-a format o cantitate în exces de heliu-4 atomi (aproximativ 10¹⁶ particule). Dacă firul de wolfram a fost înlocuit cu unul de fier, atunci nu s-a format heliu. Rețineți că în experimentele pe dispozitivul HELIOS, cercetătorii au înregistrat de o mie de ori mai puțini atomi de heliu decât în experimentele lui Irion și Wendt, deși „aportul de energie” în fir a fost aproximativ același. Care este motivul acestei diferențe rămâne de văzut.

În timpul exploziei electrice, materialul de sârmă a fost pulverizat pe suprafața interioară a camerei de explozie. Analiza spectrometrică de masă a arătat că izotopul tungsten-180 era deficitar în aceste reziduuri solide, deși concentrația sa în firul original corespundea cu cea naturală. Acest fapt poate indica, de asemenea, o posibilă dezintegrare alfa a wolframului sau a unui alt proces nuclear în timpul exploziei electrice a unui fir (L. I. Urutskoev, A. A. Rukhadze, D. V. Filippov, A. O. Biryukov etc. Studiul compoziției spectrale a radiației optice în explozia electrică a un fir de wolfram.„Brief Communications on Physics FIAN”, 2012, 7, 13–18).

Accelerarea dezintegrarii alfa cu un laser

Reacțiile nucleare de joasă energie includ unele procese care accelerează transformările nucleare spontane ale elementelor radioactive. Rezultate interesante în acest domeniu au fost obținute la Institutul de Fizică Generală. A. M. Prokhorov RAS în laboratorul condus de Georgy Airatovich Shafeev, doctor în științe fizice și matematice. Oamenii de știință au descoperit un efect surprinzător: dezintegrarea alfa a uraniului-238 a fost accelerată de radiația laser cu o intensitate de vârf relativ scăzută 10¹²–10¹³ L/cm² (AV Simakin, GA Shafeev, Influența iradierii cu laser a nanoparticulelor în soluții apoase de sare de uraniu asupra activității nuclizilor. „Quantum Electronics”, 2011, 41, 7, 614–618).

Orez. 4. Micrografie a nanoparticulelor de aur obținute prin iradierea cu laser a unei ținte de aur într-o soluție apoasă de sare de cesiu-137 (experiment din 2011)

Așa arăta experimentul. Într-o cuvă cu o soluție apoasă de sare de uraniu UO₂Cl₂ Cu o concentrație de 5-35 mg / ml, a fost plasată o țintă de aur, care a fost iradiată cu impulsuri laser cu o lungime de undă de 532 nanometri, o durată de 150 de picosecunde și o rată de repetiție de 1 kilohertz timp de o oră. În astfel de condiții, suprafața țintă se topește parțial, iar lichidul în contact cu ea fierbe instantaneu. Presiunea vaporilor pulverizează picături de aur de dimensiuni nanometrice de la suprafața țintă în lichidul din jur, unde se răcesc și se transformă în nanoparticule solide cu o dimensiune caracteristică de 10 nanometri. Acest proces se numește ablație cu laser în lichid și este utilizat pe scară largă atunci când este necesar să se pregătească soluții coloidale de nanoparticule de diferite metale.

În experimentele lui Shafeev, 10¹⁵ nanoparticule de aur la 1 cm³ soluţie. Proprietățile optice ale unor astfel de nanoparticule sunt radical diferite de proprietățile unei plăci de aur masive: ele nu reflectă lumina, ci o absorb, iar câmpul electromagnetic al unei unde luminoase în apropierea nanoparticulelor poate fi amplificat cu un factor de 100-10.000 și poate ajunge. valori intra-atomice!

Nucleele de uraniu și produșii săi de descompunere (toriu, protactiniu), care s-au întâmplat să se afle în apropierea acestor nanoparticule, au fost expuse la câmpuri electromagnetice laser amplificate cu multiplicare. Ca urmare, radioactivitatea lor s-a schimbat semnificativ. În special, activitatea gama a toriu-234 s-a dublat. (Activitatea gamma a probelor înainte și după iradierea cu laser a fost măsurată cu un spectrometru gamma semiconductor.) Deoarece toriu-234 provine din dezintegrarea alfa a uraniului-238, o creștere a activității sale gamma indică o descompunere accelerată a acestui izotop de uraniu.. Rețineți că activitatea gama a uraniului-235 nu a crescut.

Oamenii de știință de la GPI RAS au descoperit că radiația laser poate accelera nu numai degradarea alfa, ci și degradarea beta a unui izotop radioactiv. ¹³⁷Cs este una dintre componentele principale ale emisiilor și deșeurilor radioactive. În experimentele lor, ei au folosit un laser cu vapori de cupru verde care funcționează într-un mod pulsat repetitiv, cu o durată a impulsului de 15 nanosecunde, o rată de repetare a pulsului de 15 kiloherți și o intensitate maximă de 10.⁹ L/cm²… Radiația laser a acționat asupra unei ținte de aur plasată într-o cuvă cu o soluție apoasă de sare ¹³⁷Cs, al cărui conținut într-o soluție cu un volum de 2 ml a fost de aproximativ 20 de picograme.

După două ore de iradiere țintă, cercetătorii au înregistrat că în cuvă s-a format o soluție coloidală cu nanoparticule de aur de 30 nm (Fig. 4), iar activitatea gamma a cesiului-137 (și, prin urmare, concentrația acestuia în soluție) a scăzut cu 75%. Timpul de înjumătățire al cesiului-137 este de aproximativ 30 de ani. Aceasta înseamnă că o astfel de scădere a activității, care a fost obținută într-un experiment de două ore, ar trebui să aibă loc în condiții naturale în aproximativ 60 de ani. Împărțind 60 de ani la două ore, constatăm că rata de dezintegrare a crescut de aproximativ 260.000 de ori în timpul expunerii la laser. O astfel de creștere gigantică a ratei de dezintegrare beta ar fi trebuit să transforme o cuvă cu o soluție de cesiu într-o sursă puternică de radiații gamma care însoțește degradarea beta obișnuită a cesiului-137. Cu toate acestea, în realitate acest lucru nu se întâmplă. Măsurătorile radiațiilor au arătat că activitatea gama a soluției de sare nu crește (E. V. Barmina, A. V. Simakin, G. A. Shafeev, Laser-induced cesium-137 decay. Quantum Electronics, 2014, 44, 8, 791–792).

Acest fapt sugerează că, sub acțiunea laserului, dezintegrarea cesiului-137 nu se desfășoară conform celui mai probabil (94,6%) scenariu în condiții normale cu emisia unui quantum gamma cu o energie de 662 keV, ci într-un mod diferit - neradiativ.. Aceasta este, probabil, dezintegrarea beta directă cu formarea unui nucleu al unui izotop stabil. ¹³⁷Ba, care în condiții normale se realizează doar în 5,4% din cazuri.

De ce apare o astfel de redistribuire a probabilităților în reacția de dezintegrare beta a cesiului este încă neclar. Cu toate acestea, există și alte studii independente care confirmă că dezactivarea accelerată a cesiului-137 este posibilă chiar și în sistemele vii.

Pe subiect: Reactorul nuclear într-o celulă vie

Reacții nucleare cu energie scăzută în sistemele vii

De mai bine de douăzeci de ani, doctorul în științe fizice și matematice Alla Aleksandrovna Kornilova s-a angajat în căutarea reacțiilor nucleare de joasă energie în obiecte biologice la Facultatea de Fizică a Universității de Stat din Moscova. M. V. Lomonosov. Obiectele primelor experimente au fost culturi de bacterii Bacillus subtilis, Escherichia coli, Deinococcus radiodurans. Au fost plasate într-un mediu nutritiv sărăcit în fier, dar care conținea sarea de mangan MnSO₄și apă grea D₂O. Experimentele au arătat că acest sistem a produs un izotop deficitar de fier - ⁵⁷Fe (Vysotskii V. I., Kornilova A. A., Samoylenko I. I., Descoperirea experimentală a fenomenului de transmutare nucleară de joasă energie a izotopilor (Mn⁵⁵la Fe⁵⁷) în creșterea culturilor biologice, Proceedings of 6th International Conference on Cold Fusion, 1996, Japonia, 2, 687–693).

Potrivit autorilor studiului, izotopul ⁵⁷Fe a apărut în celulele bacteriene în creștere ca rezultat al reacției ⁵⁵Mn + d = ⁵⁷Fe (d este nucleul unui atom de deuteriu, format dintr-un proton și un neutron). Un argument cert în favoarea ipotezei propuse este faptul că, dacă apa grea este înlocuită cu apă ușoară sau sarea de mangan este exclusă din compoziția mediului nutritiv, atunci izotopul ⁵⁷Bacteriile Fe nu s-au acumulat.

După ce s-a asigurat că transformările nucleare ale elementelor chimice stabile sunt posibile în culturile microbiologice, AA Kornilova și-a aplicat metoda la dezactivarea izotopilor radioactivi cu viață lungă (Vysotskii VI, Kornilova AA, Transmutarea izotopilor stabili și dezactivarea deșeurilor radioactive în sistemele biologice în creștere). Annals of Nuclear Energy, 2013, 62, 626-633). De data aceasta, Kornilova a lucrat nu cu monoculturi de bacterii, ci cu super-asociere a diferitelor tipuri de microorganisme pentru a le crește supraviețuirea în medii agresive. Fiecare grup al acestei comunități este adaptat la maximum la viața comună, la asistență reciprocă colectivă și la protecție reciprocă. Ca rezultat, superasocierea se adaptează bine la o varietate de condiții de mediu, inclusiv radiații crescute. Doza maximă tipică la care o suportă culturile microbiologice obișnuite corespunde cu 30 de kiloradi, iar superasociațiile rezistă mai mult cu câteva ordine de mărime, iar activitatea lor metabolică aproape nu este slăbită.

În cuve de sticlă au fost introduse cantități egale din biomasa concentrată a microorganismelor menționate mai sus și 10 ml dintr-o soluție de sare de cesiu-137 în apă distilată. Activitatea gamma inițială a soluției a fost de 20.000 de becquereli. În unele cuve, s-au adăugat suplimentar săruri ale oligoelementelor vitale Ca, K și Na. Cuvetele închise au fost ținute la 20 ° C și activitatea lor gamma a fost măsurată la fiecare șapte zile folosind un detector de înaltă precizie.

Timp de o sută de zile de experiment într-o celulă martor care nu conținea microorganisme, activitatea cesiului-137 a scăzut cu 0,6%. Într-o cuvă care conține în plus sare de potasiu - cu 1%. Activitatea a scăzut cel mai rapid în cuva care conținea suplimentar sarea de calciu. Aici, activitatea gamma a scăzut cu 24%, ceea ce echivalează cu o reducere de 12 ori a timpului de înjumătățire al cesiului!

Autorii au emis ipoteza că, ca urmare a activității vitale a microorganismelor ¹³⁷Cs este convertit în ¹³⁸Ba este un analog biochimic al potasiului. Dacă în mediul nutritiv există puțin potasiu, atunci transformarea cesiului în bariu are loc într-un ritm accelerat; dacă există mult, procesul de transformare este blocat. Rolul calciului este simplu. Datorită prezenței sale în mediul nutritiv, populația de microorganisme crește rapid și, prin urmare, consumă mai mult potasiu sau analogul său biochimic - bariu, adică împinge transformarea cesiului în bariu.

Dar reproductibilitatea?

Problema reproductibilității experimentelor descrise mai sus necesită unele clarificări. Reactorul E-Cat, captivant prin simplitatea sa, este replicat de sute, dacă nu mii, de inventatori entuziaști din întreaga lume. Există chiar forumuri speciale pe Internet unde „replicatorii” fac schimb de experiență și își demonstrează realizările. Inventatorul rus Alexander Georgievici Parkhomov a făcut unele progrese în această direcție. El a reușit să construiască un generator de căldură care funcționează pe un amestec de pulbere de nichel și hidrură de litiu și aluminiu, care furnizează o cantitate în exces de energie (AG Parkhomov, Rezultatele testului unei noi versiuni a analogului generatorului de căldură de înaltă temperatură Rossi. Jurnal. de direcții emergente ale științei”, 2015, 8, 34–39) … Cu toate acestea, spre deosebire de experimentele lui Rossi, nu au fost găsite distorsiuni ale compoziției izotopice în combustibilul uzat.

Experimentele privind explozia electrică a firelor de wolfram, precum și accelerarea cu laser a dezintegrarii elementelor radioactive, sunt mult mai complicate din punct de vedere tehnic și pot fi reproduse doar în laboratoare științifice serioase. În acest sens, problema reproductibilității unui experiment este înlocuită cu problema repetabilității acestuia. Pentru experimentele pe reacții nucleare de energie scăzută, o situație tipică este atunci când, în condiții experimentale identice, efectul este fie prezent, fie nu. Faptul este că nu este posibil să se controleze toți parametrii procesului, inclusiv, aparent, pe cel principal, care nu a fost încă identificat. Căutarea modurilor necesare este aproape oarbă și durează multe luni și chiar ani. Experimentatorii au trebuit să schimbe diagrama schematică a configurației de mai multe ori în procesul de căutare a unui parametru de control - „butonul” care trebuie „întors” pentru a obține o repetabilitate satisfăcătoare. În prezent, repetabilitatea în experimentele descrise mai sus este de aproximativ 30%, adică se obține un rezultat pozitiv la fiecare al treilea experiment. Este mult sau puțin, ca să judece cititorul. Un lucru este clar: fără a crea un model teoretic adecvat al fenomenelor studiate, este puțin probabil să se poată îmbunătăți radical acest parametru.

Încercarea de interpretare

În ciuda rezultatelor experimentale convingătoare care confirmă posibilitatea transformărilor nucleare ale elementelor chimice stabile, precum și accelerarea dezintegrarii substanțelor radioactive, mecanismele fizice ale acestor procese sunt încă necunoscute.

Principalul mister al reacțiilor nucleare cu energie scăzută este modul în care nucleele încărcate pozitiv depășesc forțele de respingere atunci când se apropie unul de celălalt, așa-numita barieră Coulomb. Acest lucru necesită de obicei temperaturi de milioane de grade Celsius. Este evident că astfel de temperaturi nu sunt atinse în experimentele luate în considerare. Cu toate acestea, există o probabilitate diferită de zero ca o particulă care nu are suficientă energie cinetică pentru a depăși forțele de respingere să ajungă totuși în apropierea nucleului și să intre într-o reacție nucleară cu acesta.

Acest efect, numit efect de tunel, este de natură pur cuantică și este strâns legat de principiul incertitudinii Heisenberg. Conform acestui principiu, o particulă cuantică (de exemplu, nucleul unui atom) nu poate avea valori exact specificate ale coordonatei și ale impulsului în același timp. Produsul incertitudinilor (abateri aleatorii inevitabile de la valoarea exactă) al coordonatei și al impulsului este mărginit de jos de o valoare proporțională cu constanta lui Planck h. Același produs determină probabilitatea tunelului printr-o barieră potențială: cu cât produsul incertitudinilor coordonatei și impulsului particulei este mai mare, cu atât este mai mare această probabilitate.

În lucrările doctorului în științe fizice și matematice, profesorul Vladimir Ivanovich Manko și coautorii, se arată că în anumite stări ale unei particule cuantice (așa-numitele stări corelate coerente), produsul incertitudinilor poate depăși constanta Planck. cu mai multe ordine de mărime. În consecință, pentru particulele cuantice în astfel de stări, probabilitatea depășirii barierei Coulomb va crește (V. V. Dodonov, V. I. Manko, Invarianții și evoluția sistemelor cuantice nestaționare. „Procedurile FIAN”. Moscova: Nauka, 1987, v. 183, p. 286).

Dacă mai multe nuclee de elemente chimice diferite se găsesc într-o stare corelată coerentă simultan, atunci în acest caz poate apărea un anumit proces colectiv, care duce la o redistribuire a protonilor și neutronilor între ele. Probabilitatea unui astfel de proces va fi cu atât mai mare, cu atât diferența dintre energiile stărilor inițiale și finale ale unui ansamblu de nuclee este mai mică. Această împrejurare este, aparent, cea care determină poziția intermediară a reacțiilor nucleare de joasă energie între reacțiile chimice și cele nucleare „obișnuite”.

Cum se formează stările corelate coerente? Ce face ca nucleele să se unească în ansambluri și să schimbe nucleoni? Ce nuclee pot și care nu pot participa la acest proces? Nu există încă răspunsuri la aceste întrebări și la multe alte întrebări. Teoreticienii fac doar primii pași spre rezolvarea acestei cele mai interesante probleme.

Prin urmare, în această etapă, rolul principal în studiul reacțiilor nucleare cu energie scăzută ar trebui să aparțină experimentatorilor și inventatorilor. Este nevoie de studii experimentale și teoretice sistemice ale acestui fenomen uimitor, o analiză cuprinzătoare a datelor obținute și o discuție amplă de experți.

Înțelegerea și stăpânirea mecanismelor reacțiilor nucleare cu energie redusă ne va ajuta în rezolvarea unei varietăți de probleme aplicate - crearea de centrale electrice autonome ieftine, tehnologii foarte eficiente pentru decontaminarea deșeurilor nucleare și transformarea elementelor chimice.