Вашему вниманию будет представлена серия статей, которые полностью посвящены разностороннему рассмотрению и изучению низкоэнергетических ядерных реакций (LENR), которые в научном мире известны также, как холодный синтез. Еще одно название этого научного феномена звучит как CANR (Chemically Assisted Nuclear Reactions) — ядерные реакции, сопровождаемые химическими процессами.

Изложенные здесь оригинальные статьи размещаются с разрешения их авторов и издателей. Если вам интересно прочитать полные их варианты, а также ознакомится с большим количеством других научных работ по этой теме, то найти их вы сможете на сайте http://www.lenr-canr.org, где кроме того, представлена библиография посвященных LENR статей, публикаций и других печатных изданий.

Холодный Синтез: его сущность и значение для науки и общества

Эдмунд Стормс

Холодный синтез играет очень важную роль, так как он способен стать новым неисчерпаемым источником энергии, не вызывающим загрязнение окружающей среды. Кроме того, холодный синтез позволяет обнаружить новый путь взаимодействия атомных ядер, который традиционной наукой отрицается. Что же представляет собой это явление, столь перспективное и в то же время вызывающее такое неприятие?

Получение энергии из атомного ядра может осуществляться двумя различными способами. С одной стороны, большое ядро способно делиться на более мелкие составляющие, как это происходит с ураном в традиционном ядерном реакторе и с материалом атомной бомбы. Этот процесс называется расщеплением. С другой стороны, пара очень маленьких ядер может соединяться друг с другом, подобно тому, как это происходит при синтезе дейтерия и трития в реакторе горячего синтеза и в водородной бомбе. Этот процесс, называемый синтезом, также происходит в звездах и большая часть света, испускаемого звездами и наблюдаемого нами, объясняется именно им.

Возникновение реакции расщепления вызвано добавлением нейтронов к ядру урана или плутония, что способствует нестабильности последних. Нестабильное ядро расщепляется на две приблизительно равные части, тем самым, освобождая большее количество ядер, способствующих дальнейшему протеканию процесса. Как нам хорошо известно, этот процесс вызывает образование значительного количества высокорадиоактивных отходов. Уран, используемый в качестве топлива, в ограниченном количестве также встречается в земной коре. Как мы видим, этот источник энергии, широко используемый в настоящее время, далеко не идеален.

Для протекания обычной реакции горячего ядерного синтеза необходимо мощное столкновение двух ядер дейтерия или трития, что достигается повышением их температуры. Однако это температура настолько высока, что реагенты не могут «.охраняться в герметичном контейнере — их можно удержать только с помощью магнитного поля. Таким образом, этот процесс оказывается слишком трудноосуществимым за тот период времени, который достаточен для выработки полезной энергии. Несмотря на данное затруднение, за последние сорок лет активно велись работы в данном направлении, что потребовало огромных затрат, исчисляемых миллиардами долларов. Возможность успеха остается иллюзорной, но подобные попытки пока продолжаются.

С другой стороны, холодный синтез также направлен на воспроизведение этого процесса, однако путем использования твердых материалов в качестве контейнера, в котором поддерживается нормальная температура. Контейнер состоит из различных видов металлов, включая палладий, с которым дейтерий вступает в реакцию, образуя химическое соединение. В то же время, в данной среде ослабляется барьер между ядрами дейтерия, что способствует объединению двух ядер без особого усилия. Так как процесс, вызывающий данное явление, пока недостаточно осмыслен, возможность его существования отрицается многими учеными. Еще большему неприятию идеи способствует то, что этим процессом трудно управлять. Однако реальность этого затруднения является лишь кажущейся, так как, несмотря на заявления многих скептиков, за последние 13 лет этот процесс воспроизводился сотни раз в различных лабораториях по всему миру. Если читатель обратится к статьям и обзорам, размещенным на сайте http://www.lenr-canr.org/LibFrame1.html, он сможет убедиться, что процесс с успехом продолжает воспроизводиться при использовании разнообразных методов и материалов.

Какова же природа этого процесса, и почему он воспринимается с таким трудом? Для того чтобы ответить на этот вопрос, необходимо понять природу барьера, существующего между всеми ядрами. В связи с тем, что все ядра обладают положительным зарядом пропорционально их атомному числу, они отталкиваются друг от друга. Только окружающие электроны способны сплачивать материю, при этом ядра должны располагаться на достаточном расстоянии друг от друга, по меньшей мере, равном одному атому. При попытке сблизить ядра необходимая энергия возрастает по мере их приближения друг к другу. Однако, при растворении в металле дейтерий проходит несколько уникальных состояний. Окружающие атомы металла образуют регулярное множество, способное обеспечивать существование волн различного вида. Существование этих волн может быть основано на вибрации атомов (фононов), вибрации электронов, стоячих волн электромагнитной энергии или волны, возникшей в результате преобразования ядер дейтерия. Кроме того, высокая плотность электронов способна нейтрализовать часть положительного заряда ядра дейтерия, что способствует осуществлению процесса, называемого туннелированием, то есть появляется возможность прохода сквозь барьер, а не через него. Механизм этого процесса нейтрализации предполагает вовлечение новой когерентной волновой структуры, которая может возникнуть между электронами при определенных условиях. Все эти волновые процессы уже наблюдались ранее при разнообразных стандартных условиях, однако их применение по отношению к явлению холодного синтеза остается предметом споров и неприятия большинством ученых.

В то время как споры вокруг волновых воздействий продолжаются, исследователями предлагаются другие механизмы. Эти механизмы учитывают наличие нейтронов в пределах кристаллической решетки. Обычно нейтроны проявляют нестабильность за пределами ядра, расщепляющегося на протон, электрон и нейтрино. Вероятно, эта реакция может быть направлена в противоположную сторону, то есть нейтроны могут быть образованы в кристаллической решетке, содержащей большое количество свободных электронов и протонов. Для получения энергии лишенный заряда нейтрон может взаимодействовать с различными атомами в кристаллической решетке. Кроме того, для своего освобождения и при соблюдении необходимых условий, эти нейтроны могут быть скрыты в кристаллической решетке, что обусловлено их связью с другим нейтронам в устойчивой форме. Несколько обычно не распознаваемых в природе частиц, также могут принимать участие в триггерном синтезе и в других ядерных реакциях.

Пока идет поиск подходящего механизма, уже найдено понимание среды, которая приводит его в действие, это, так называемая, ядерно-активная среда. Изначально предполагалось, что данная среда существует во внутренней структуре палладиевого катода, который применяется в методе Понса-Флейшмана для создания процесса холодного синтеза. В настоящее время признается, что ядерные реакции происходят только в поверхностной области. Недавно было сделано предположение о том, что этот поверхностный слой вообще не требует наличия палладия для того, чтобы быть ядерно-активным.

Теперь ядерные реакции могут производиться при использовании разнообразных материалов и с помощью различных методов. Единственной общей характерной особенностью всех этих методов является наличие на активной поверхности наноразмерных частиц материала. Если предположить, что данное наблюдение верно, то для воспроизведения ядерных реакций, по всей видимости, необходимо наличие четырех обязательных условий. Во-первых, частица должна обладать небольшим критическим размером. Во-вторых, она должна содержать критическую концентрацию дейтерия или водорода. В-третьих, частица должна состоять из определенных атомов. И, наконец, в-четвертых, она должна подвергаться воздействию источника энергии. Эта энергия может принимать форму, существующую при достаточно высокой температуре и при достаточно интенсивном потоке водорода, проходящем через данную частицу. При этом возможно наличие быстрых электронов или заряженных частиц, а также применение лазерного источника света определенной частоты. До тех пор пока не будет осмыслена значимость этих факторов, сохранятся трудности в воспроизведении эффекта.

Техническое введение в процесс LENR-CANR

Эдмунд Стормс

При небольших энергиях кулоновский барьер предотвращает приближение ядер друг к другу и не допускает их соединения в одно ядро. Существует несколько способов вызвать ядерную реакцию. Обычно ядерные реакции происходят в результате столкновения двух ядер. Сила столкновения является достаточной для преодоления кулоновского барьера. Такое столкновение может быть инициировано применением мощной внешней силы или использованием нейтронов, которые проходят сквозь ядра, не ощущая барьера. (Нейтроны не имеют электрического заряда, поэтому кулоновский барьер не может их остановить). Обычно возникновение подобных сил требует наличия высокотемпературной плазмы или ускорения ионов. В отличие от обычных технологий LENR представляет собой такой механизм и условия, которые приводят к возникновению множества ядерных реакций, при этом затрачивается сравнительно небольшое количество энергии. При обычном методе ядра насильственно соединяются, в то время как новый метод просто способствует их соединению. Задача состояла в том, чтобы понять единые свойства необходимой устойчивой структуры, которую можно образовать без насильственного воздействия.

Так как предлагаемый метод единичен, в отличие от существующей ядерной теории, и его все еще трудно реализовать, до сих пор поддержка этого исследования в разных странах (хотя и не во всех) была очень ограниченной. Тем не менее, необходимая информация накапливалась в течение 13 лет благодаря тому, что ученые Стэнли Понс и Мартин Флейшман продемонстрировали миру возможности, заключенные в этом феномене. Очень большая часть информации была представлена на конференциях и в докладах, которые пока недоступны для широкого круга исследователей. Как только придет время, эта информация появится на сайте http://www.lenr-canr.org. Студентам, изучающим этот предмет, особенно рекомендуется посетить упомянутый сайт для того, чтобы пообщаться с другими людьми, связанными с этой областью знаний, и высказывать критические замечания по поводу опубликованных там работ.

Явления, описанные в некоторых работах

Для выработки аномального тепла и/или аномального синтеза элементов существует как минимум 10 способов. Некоторые из этих способов будут описаны ниже. Конечно, не всем заявлениям следует верить, и не все принимается большинством исследователей. Тем не менее, все они без ограничений будут рассмотрены для того, чтобы дать читателю наилучшее представление о последних исследованиях.

Наиболее изученный метод предполагает использование электролитического элемента, содержащего электролит LiOD и катод из палладия. Ток, проходя через подобный элемент при очень высоком давлении, вырабатывает на катоде ионы D+. Если все условия точно соблюдены, эти ионы проникают в палладий, вступают в реакцию синтеза, в результате которой образуется Не-4. Изначально использовались палладиевая проволока и пластины, но оказалось, что в них образуются микротрещины, из-за которых снижается необходимо высокая концентрация дейтерия. В процессе последующей работы выяснилось, что интенсивная ядерная реакция протекает на поверхности очень тонкого слоя выпадающих примесей. Таким образом, очень важно контролировать этот слой, что, однако, довольно трудно осуществить. Использование именно палладия необязательно, так как оказалось, что золото и платина больше подходят для выделения слоя примеси. Этот метод подходит в редких случаях для образования трития в электролите и продуктов реакции на поверхности катода. Различные ядерные реакции также наблюдаются при использовании легкой воды (Н_£О) вместо D_£0, однако, в этом случае количество выделяемой аномальной энергии меньше. Это явление сотни раз наблюдалось во многих лабораториях, что отмечается в нескольких статьях, представленных на сайте http://www.lenr-canr.org.

Был обнаружен способ выделения аномальной энергии путем конечного разделения палладия и, возможно, других металлов, при помощи газа дейтерия в присутствии гелия-4. Как палладиевая чернь, так и палладий, образующийся на поверхности углерода в виде нанокристаллов, проявляли одинаковое аномальное поведение. В обоих случаях вещество должно быть как можно лучше очищено. Чтобы эффект был видимым, палладий, выпавший на углерод, необходимо нагреть выше 200/260°С. Когда дейтерий проходит сквозь пластину палладия, на которую он выпадает, на ней образуется тонкий слой, состоящий из множества компонентов, изотопов, которых не было ранее. Между этими компонентами существуют изотопные отношения, чего в обычных условиях не происходит.

Разряд плазмы НО или D_£0 между различными веществами приводит к образованию многих элементов, которых до сих пор не было. В случае использования углеродных электродов и образования плазмы в НО основным аномальным элементом является железо. Этот эксперимент относительно легко повторить.

Несколько сложных оксидов, включая некоторые проводники, при нагревании могут растворить D . В случае если потенциал пропущен через лист такого материала, ионы D+ начинают двигаться, и в результате выделяется аномальное тепло.

Если ионы дейтерия, обладающие низкой энергией, заставить бомбардировать разные металлы, то это приведет к образованию таких элементов как тритий и другие, которых не было ранее. Эти ионы могут быть сгенерированы в пульсирующей плазме или в виде пучка.

Когда вода, независимо от того, легкая она или тяжелая, подвергается воздействию акустических волн, разрушение пузырьков, образованных на окружающих твердых стенках, может вызвать ядерную реакцию. Этот процесс отличается от реакции синтеза, который, как утверждается, происходит внутри пузырька как раз перед тем, как он исчезает в жидкости, так как в первом случае нейтроны не образуются, в отличие от второго случая. Этот метод применялся к различным металлам в тяжелой воде с использованием акустического преобразователя, а в легкой — с использованием вращающегося стабилизатора, который производит те же акустические волны.

Чем объясняются такие явления

Самой большой проблемой при решении вопроса, какая из моделей верна, является отсутствие какой-либо непосредственной информации о природе среды ядерной активности. В то же время, наиболее важными особенностями кажутся следующие: размер нанообласти, в которой протекают реакции, а также наличие потока дейтерия, проходящего через эту область. Очевидно, областью может служить любой материал, в котором можно растворить водород и дейтерий. До тех пор пока природа состояния ядерной активности не будет известна, ни одна теория не сможет объяснить сущность этого эффекта, и повторение предлагаемых опытов будет вызывать сложности.

Когда синтез протекает при использовании описанных методов, выделяется значительное количество трития и нейтронов. Кроме того, другие образующиеся элементы чаще всего бывают радиоактивными. Эта особенность отличает настоящий метод от низкоэнергетических методов, при которых такие вещества почти полностью отсутствуют, а вместо них образуется гелий-4. Когда излучение проявляется, оно обладает очень низкой энергией. Такое противоречивое поведение, а также количество аномальной энергии, приводит к трудностям в объяснении принципов использования предложенных моделей. Сложности усугубились неудачей, постигшей многих скептиков при попытке разобраться в противоречивом эффекте среды: в старых исследованиях в качестве среды использовалась плазма, а в новых — твердая решетка периодических атомов.

Было предложено более 500 моделей и их вариантов, некоторые из которых являются новаторскими, другие — вариантами уже существующих идей. В большинстве моделей только объясняется, что для протекания ядерной реакции требуется созданная среда, но не раскрывается, какой должна быть эта уникальная среда. Эти модели предполагают превращение протона (дейтрона) в нейтрон (динейтрон), создание электронной структуры, которая может нейтрализовать барьер, превращение дейтерия в волну, способную к взаимодействию без наличия заряда, а также существование других, упомянутых выше нейтронов и/или новых частиц. Многие модели будут отвергнуты или серьезно переработаны, как только станет ясна природа среды ядерной активности.

Это началось в 1989 году…

Питер Хагельштейн

Многие из нас помнят, какие споры вызвало сообщение о том, что в 1989 году удалось осуществить реакцию ядерного синтеза в лабораторной пробирке. В то время это заявление было встречено сильным скептицизмом со стороны научного сообщества.

Основное заявление Понса и Флейшмана

Понс и Флейшман в 1989 году сделали заявление о том, что энергия внутри палладиевых катодов вырабатывалась тогда, когда они подпитывались тяжелой водой, которая играла роль электролита. То, что энергия возникала, подтверждалась тем, что электрохимический элемент нагревался, что было официально зафиксировано. Однако, явных результатов ядерной реакции, соответствующих заявленной тепловой выработке, не было замечено. Ученый Флейшман сделал предположение, что два дейтрона, каким-то образом, возможно, смогли соединиться с Не-4.

Возражения научного сообщества относительно заявления Понса и Флейшмана.

Заявление Понса и Флейшмана относительно возникновения энергии внутри катодов из палладия, не было принято научным сообществом, которое посчитало эту теорию недостаточно обоснованной. Ученые из сообщества пояснили свою оценку следующим образом:

Во-первых, соединение дейтронов при комнатной температуре невозможно из-за кулоновского барьера. Ученым не был известен механизм, с помощью которого дейтроны смогли приблизиться к друг другу настолько, чтобы произошел процесс синтеза.

Во-вторых, даже если сделать предположение, что дейтроны смогли приблизиться настолько, чтобы произошла реакция между ними, то в результате можно было бы пронаблюдать обычные продукты синтеза, которые образовываются очень быстро. Известно, что при соприкосновении дейтронов мгновенно происходит реакция, сопровождающаяся довольно высокой скоростью выделения реактивных продуктов (p + t и n + He-3), что, соответственно, сопровождается выделением энергии. Заявление Флейшмана содержит информацию о том, что произошла новая по типу реакция, в результате которой Не-4 образовывается необъяснимым образом, при этом видимых проявлений реактивных продуктов не возникает, а сама реакция протекает в миллион раз быстрее, чем она проходит в обычных условиях. Как результат, большинство членов научного сообщества высказали сомнение в существовании заявленного Понсом и Флейшманом «магического эффекта».

В-третьих, обычно, когда протекает подобная реакция и два дейтрона соединяются между собой, образуя Не-4, то происходит, в обязательном порядке, выделение гамма-лучей 24 MeV. Так как во время эксперимента выделение такой большой гамма энергии не наблюдалось, значит, нет причины верить тому, что гелий мог выделиться.

Наконец, если отвергается возможность действия новых механизмов, то заявление о том, что энергия была выделена путем синтеза, должно подтверждаться образованием соответствующего количества продуктов синтеза. В реакции Понса и Флейшмана не наблюдалось образование значительного количества продуктов реакции, что, при отрицании нового механизма, свидетельствует об отсутствии реакции синтеза.

Предлагаемое альтернативное объяснение

В 1989 году физики пришли к выводу, что, вероятно, повышение температуры, наблюдавшееся Понсом и Флейшманом, было результатом какой-то ошибки в измерениях. После того, как многие пытались воспроизвести этот эффект и потерпели поражение, научное сообщество сделало вывод, что данные этих экспериментов были неверными.

Заявление Джонса

В том же 1989 году Стивом Джонсом было сделано совершенно другое заявление. Его работа также была посвящена исследованию электрохимических реакций в тяжелой воде и наблюдению образования продуктов, соответствующих реакции дейтронного синтеза. В первоначальной публикации демонстрировался спектр нейтронов, выделенный из катода дейтерида титания, подпитываемого электрохимическим способом. Отношение научного сообщества к этому заявлению было скептическим, так как соотношение сигнал/шум было незначительным. Будучи настроенными против заявлений Понса и Флейшмана (которые были сделаны практически одновременно), физики не были готовы принимать еще какие-либо заявления о том, что синтез вообще может происходить во время электрохимического эксперимента. Джонсу пришлось приложить много сил для того, чтобы убедить ученых в том, что его эффект не имеет ничего общего с заявлением Понса и Флейшмана и является более обоснованным.

Другое заявление (также отклонено)

У физиков были и другие причины для скептицизма. Теоретические рассуждения показали, что эффект, на который Джонс делал упор, был не настолько значим, чтобы утверждать наличие реакции синтеза. Так как оказалось, что никто не смог повторить этот эксперимент, научное сообщество сочло возможным также отклонить заявление. Холодный синтез, был рассмотрен и отклонен с предубеждением.

Как и два предыдущих заявления, идея холодного синтеза была с предубеждением отвергнута в том же 1989 году. Упомянутые заявления были сделаны в штате Юта в конце марта, а их публичное опровержение вышло в начале мая. Научному сообществу потребовалось всего 40 дней для того, чтобы рассмотреть новые заявления, экспериментально проверить их и громко объявить миру о том, что они были тщательно протестированы и опровергнуты.

Вследствие этого, до сих пор физики очень плохо относились к идее холодного синтеза. Профессор университета Рочестера Джон Хуизенга, выбранный сопредседателем специального комитета министерства энергетики, где рассматривалась идея холодного синтеза, сделал упомянутое заключение. Вскоре после этого он написал книгу, озаглавленную «Холодный синтез или научное фиаско века», где обсуждались эти заявления, эксперименты и крайний скептицизм, которым были встречены новые предложения. Роберт Парк посвятил этой теме свою книгу «Колдовская Наука » («Voodoo Science»). Тем не менее, вы можете найти множество источников, в которых физики и другие ученые ставят холодный синтез в один ряд с другими физическими явлениями.

После столь серьезного материала, можно немного и отдохнуть, скачав например стрелялки для андроид, только без фанатизма!