Phản ứng hạt nhân trong bóng đèn và vi khuẩn

2024 Tác giả: Seth Attwood | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-16 16:20

Khoa học có những chủ đề cấm riêng, những điều cấm kỵ riêng. Ngày nay, rất ít nhà khoa học dám nghiên cứu về cánh đồng sinh học, liều lượng cực thấp, cấu trúc của nước …

Những vùng khó, nhiều mây, khó nhượng bộ. Ở đây dễ bị mất danh tiếng, bị mang tiếng là nhà khoa học rởm và không cần nói đến chuyện nhận trợ cấp. Trong khoa học, không thể và nguy hiểm hơn là vượt ra khỏi những khái niệm được chấp nhận chung, để xâm phạm vào những giáo điều. Nhưng chính những nỗ lực của những kẻ liều lĩnh, những người sẵn sàng trở nên khác biệt với những người khác đôi khi lại mở ra những con đường mới trong kiến thức.

Chúng ta đã hơn một lần quan sát thấy, khi khoa học phát triển, các giáo điều bắt đầu trở nên trì trệ và dần dần có được tình trạng kiến thức sơ bộ, không đầy đủ. Vì vậy, và hơn một lần, đó là trong sinh học. Đây là trường hợp vật lý. Chúng tôi thấy điều tương tự trong hóa học. Trước mắt chúng ta, sự thật từ sách giáo khoa "thành phần và tính chất của một chất không phụ thuộc vào phương pháp sản xuất nó" đã sụp đổ dưới sự tấn công như vũ bão của công nghệ nano. Hóa ra là một chất ở dạng nano có thể thay đổi hoàn toàn các đặc tính của nó - ví dụ, vàng sẽ không còn là một kim loại quý.

Ngày nay, chúng ta có thể khẳng định rằng có rất nhiều thí nghiệm, kết quả của chúng không thể được giải thích từ quan điểm của các quan điểm được chấp nhận chung. Và nhiệm vụ của khoa học không phải là gạt bỏ chúng, mà là đào sâu và cố gắng đi đến sự thật. Vị trí “điều này không thể có, bởi vì nó không bao giờ có thể có”, tất nhiên là thuận tiện, nhưng nó không thể giải thích bất cứ điều gì. Hơn nữa, những thí nghiệm không thể hiểu được, không giải thích được có thể là báo hiệu của những khám phá trong khoa học, như đã từng xảy ra. Một trong những chủ đề nóng hổi theo nghĩa đen và nghĩa bóng là cái gọi là phản ứng hạt nhân năng lượng thấp, mà ngày nay được gọi là LENR - Phản ứng hạt nhân năng lượng thấp.

Chúng tôi đã yêu cầu một tiến sĩ khoa học vật lý và toán học Stepan Nikolaevich Andreevtừ Viện Vật lý Đại cương. AM Prokhorov RAS để chúng ta làm quen với bản chất của vấn đề và với một số thí nghiệm khoa học được thực hiện trong các phòng thí nghiệm của Nga và phương Tây và được công bố trên các tạp chí khoa học. Các thí nghiệm, kết quả mà chúng ta chưa thể giải thích.

Lò phản ứng "E-Сat" Andrea Rossi

Giữa tháng 10 năm 2014, cộng đồng khoa học thế giới xôn xao trước thông tin - một báo cáo do Giuseppe Levi, giáo sư vật lý tại Đại học Bologna, và các đồng tác giả công bố về kết quả thử nghiệm lò phản ứng E-Сat, được tạo ra bởi nhà phát minh người Ý Andrea Rossi.

Nhớ lại rằng vào năm 2011 A. Rossi đã giới thiệu với công chúng bản sắp đặt mà ông đã làm việc trong nhiều năm với sự cộng tác của nhà vật lý Sergio Fokardi. Lò phản ứng, được đặt tên là "E-Сat" (viết tắt của Energy Catalizer), đang tạo ra một lượng năng lượng bất thường. E-Сat đã được thử nghiệm bởi các nhóm nhà nghiên cứu khác nhau trong bốn năm qua khi cộng đồng khoa học thúc đẩy đánh giá ngang hàng.

Bài kiểm tra dài nhất và chi tiết nhất, ghi lại tất cả các thông số cần thiết của quá trình, được thực hiện vào tháng 3 năm 2014 bởi nhóm của Giuseppe Levi, bao gồm các chuyên gia độc lập như Evelyn Foski, nhà vật lý lý thuyết từ Viện Vật lý Hạt nhân Quốc gia Ý ở Bologna, giáo sư vật lý Hanno Essen từ Học viện Công nghệ Hoàng gia ở Stockholm và nhân tiện là cựu chủ tịch Hiệp hội Những người hoài nghi Thụy Điển, cũng như các nhà vật lý Thụy Điển Bo Hoystad, Roland Petersson, Lars Tegner từ Đại học Uppsala. Các chuyên gia xác nhận rằng thiết bị (Hình 1), trong đó một gam nhiên liệu được đốt nóng đến nhiệt độ khoảng 1400 ° C bằng cách sử dụng điện, tạo ra một lượng nhiệt bất thường (AMS Acta, 2014, doi: 10.6092 / unibo / amsacta / 4084).

Cơm. một. Lò phản ứng E-Cat của Andrea Rossi tại nơi làm việc. Nhà sáng chế không tiết lộ cách thức hoạt động của lò phản ứng. Tuy nhiên, người ta biết rằng một bộ phận nạp nhiên liệu, các bộ phận làm nóng và một cặp nhiệt điện được đặt bên trong ống sứ. Bề mặt ống có gân giúp tản nhiệt tốt hơn.

Lò phản ứng là một ống sứ dài 20 cm và đường kính 2 cm. Một bộ phận nạp nhiên liệu, các bộ phận làm nóng và một cặp nhiệt điện được đặt bên trong lò phản ứng, tín hiệu từ đó được đưa đến bộ phận điều khiển hệ thống sưởi. Nguồn điện được cung cấp cho lò phản ứng từ mạng điện có hiệu điện thế 380 vôn qua ba dây chịu nhiệt, được đốt nóng đỏ trong quá trình vận hành lò phản ứng. Nhiên liệu chủ yếu bao gồm bột niken (90%) và hyđrua nhôm liti LiAlH₄(10%). Khi bị nung nóng, hyđrô nhôm liti bị phân hủy và giải phóng hyđrô, có thể được niken hấp thụ và tham gia phản ứng tỏa nhiệt với nó.

Báo cáo cho biết tổng nhiệt lượng thiết bị tỏa ra trong 32 ngày hoạt động liên tục là khoảng 6 GJ. Các ước tính cơ bản cho thấy rằng hàm lượng năng lượng của một loại bột cao hơn một nghìn lần so với, ví dụ, xăng!

Kết quả của những phân tích cẩn thận về thành phần nguyên tố và đồng vị, các chuyên gia đã xác định một cách đáng tin cậy rằng những thay đổi về tỷ lệ của đồng vị liti và niken đã xuất hiện trong nhiên liệu đã qua sử dụng. Nếu hàm lượng của đồng vị liti trong nhiên liệu ban đầu trùng với đồng vị tự nhiên: ⁶Li - 7,5%, ⁷Li - 92,5%, thì hàm lượng trong nhiên liệu đã sử dụng là ⁶Li tăng lên 92%, và hàm lượng ⁷Li giảm còn 8%. Sự biến dạng của thành phần đồng vị đối với niken cũng mạnh như nhau. Ví dụ, nội dung của đồng vị niken ⁶²Ni trong "tro" là 99%, mặc dù nó chỉ là 4% trong nhiên liệu ban đầu. Những thay đổi được phát hiện trong thành phần đồng vị và sự tỏa nhiệt cao bất thường cho thấy rằng các quá trình hạt nhân có thể đã diễn ra trong lò phản ứng. Tuy nhiên, không có dấu hiệu tăng phóng xạ đặc trưng của phản ứng hạt nhân được ghi nhận trong quá trình vận hành thiết bị hoặc sau khi nó dừng lại.

Các quá trình diễn ra trong lò phản ứng không thể là phản ứng phân hạch hạt nhân, vì nhiên liệu bao gồm các chất ổn định. Phản ứng tổng hợp hạt nhân cũng bị loại trừ, vì theo quan điểm của vật lý hạt nhân hiện đại, nhiệt độ 1400 ° C là không đáng kể để thắng lực đẩy Coulomb của hạt nhân. Đó là lý do tại sao việc sử dụng thuật ngữ giật gân "hợp nhất lạnh" cho các quá trình như vậy là một sai lầm gây hiểu lầm.

Có thể, ở đây chúng ta đang phải đối mặt với những biểu hiện của một loại phản ứng mới, trong đó diễn ra sự biến đổi năng lượng thấp tập thể của các hạt nhân của các nguyên tố tạo nên nhiên liệu. Năng lượng của các phản ứng như vậy được ước tính vào bậc 1–10 keV trên mỗi nucleon, nghĩa là, chúng chiếm vị trí trung gian giữa phản ứng hạt nhân năng lượng cao “thông thường” (năng lượng trên 1 MeV trên mỗi nucleon) và phản ứng hóa học (năng lượng của bậc 1 eV trên mỗi nguyên tử).

Cho đến nay, không ai có thể giải thích thỏa đáng hiện tượng được mô tả, và những giả thuyết được nhiều tác giả đưa ra cũng không đứng trước sự chỉ trích. Để thiết lập các cơ chế vật lý của hiện tượng mới, cần phải nghiên cứu cẩn thận các biểu hiện có thể có của các phản ứng hạt nhân năng lượng thấp như vậy trong các bối cảnh thí nghiệm khác nhau và tổng quát hóa các dữ liệu thu được. Hơn nữa, một số lượng đáng kể các sự kiện không giải thích được như vậy đã được tích lũy trong nhiều năm. Đây chỉ là một vài trong số họ.

Vụ nổ điện của dây điện vonfram - đầu thế kỷ 20

Năm 1922, các nhân viên của Phòng thí nghiệm Hóa học của Đại học Chicago Clarence Irion và Gerald Wendt đã xuất bản một bài báo về nghiên cứu vụ nổ điện của dây vonfram trong chân không (GL Wendt, CE Irion, Experimental Attempts to Decompose Tungsten at High Nhiệt độ. Tạp chí của Hiệp hội Hóa học Hoa Kỳ, 1922, 44, 1887-1894; Bản dịch tiếng Nga: Thử nghiệm để tách vonfram ở nhiệt độ cao).

Không có gì kỳ lạ về một vụ nổ điện. Hiện tượng này đã được phát hiện không nhiều hơn cũng không ít hơn vào cuối thế kỷ 18, nhưng trong cuộc sống hàng ngày, chúng ta thường xuyên quan sát thấy nó, khi trong quá trình đoản mạch, bóng đèn bị cháy (tất nhiên là bóng đèn sợi đốt). Điều gì xảy ra trong một vụ nổ điện? Nếu cường độ dòng điện chạy qua dây kim loại lớn thì kim loại bắt đầu nóng chảy và bay hơi. Plasma hình thành gần bề mặt của dây. Quá trình gia nhiệt xảy ra không đồng đều: "các điểm nóng" xuất hiện ở những vị trí ngẫu nhiên của dây dẫn, trong đó nhiệt được tỏa ra nhiều hơn, nhiệt độ đạt đến giá trị đỉnh và xảy ra sự phá hủy vật liệu.

Điều nổi bật nhất của câu chuyện này là các nhà khoa học dự kiến ban đầu sẽ thực nghiệm phát hiện sự phân hủy vonfram thành các nguyên tố hóa học nhẹ hơn. Trong ý định của họ, Irion và Wendt dựa vào những sự kiện sau đây đã được biết vào thời điểm đó.

Đầu tiên, trong quang phổ nhìn thấy của bức xạ từ Mặt trời và các ngôi sao khác, không có các vạch quang học đặc trưng thuộc về các nguyên tố hóa học nặng. Thứ hai, nhiệt độ bề mặt mặt trời khoảng 6.000 ° C. Do đó, họ lý luận rằng, nguyên tử của các nguyên tố nặng không thể tồn tại ở nhiệt độ như vậy. Thứ ba, khi phóng điện một dãy tụ điện lên dây kim loại, nhiệt độ của plasma hình thành trong một vụ nổ điện có thể lên tới 20.000 ° C.

Dựa trên điều này, các nhà khoa học Mỹ cho rằng nếu cho một dòng điện mạnh chạy qua một sợi dây mỏng làm bằng nguyên tố hóa học nặng, chẳng hạn như vonfram, và được nung nóng đến nhiệt độ tương đương với nhiệt độ của Mặt trời, thì các hạt nhân vonfram sẽ ở trong trạng thái không ổn định và bị phân hủy thành các nguyên tố nhẹ hơn. Họ đã chuẩn bị kỹ lưỡng và thực hiện một cách xuất sắc thí nghiệm, sử dụng những phương tiện rất đơn giản.

Người ta thực hiện vụ nổ điện của một sợi dây vonfram trong một bình cầu thủy tinh (Hình 2), đóng vào đó một tụ điện có dung lượng 0,1 microfarads, được tích điện đến hiệu điện thế 35 kilôvôn. Dây dẫn nằm giữa hai điện cực vonfram đang buộc chặt được hàn vào bình từ hai phía đối diện. Ngoài ra, bình còn có thêm một điện cực "quang phổ", dùng để đốt cháy sự phóng điện plasma trong khí hình thành sau vụ nổ điện.

Cơm. 2. Sơ đồ buồng phóng điện-nổ của Irion và Wendt (thí nghiệm năm 1922)

Một số chi tiết kỹ thuật quan trọng của thí nghiệm cần được lưu ý. Trong quá trình chuẩn bị, bình được đặt trong tủ sấy, nơi nó được làm nóng liên tục ở 300 ° C trong 15 giờ, và trong thời gian này, khí đã được thoát ra khỏi nó. Cùng với việc đốt nóng bình, người ta cho dòng điện chạy qua dây vonfram, nung nóng đến nhiệt độ 2000 oC. Sau khi khử khí, một ống thủy tinh nối bình với một bơm thủy ngân được nung chảy bằng một vòi đốt và đậy kín. Các tác giả của công trình lập luận rằng các biện pháp được thực hiện giúp duy trì áp suất cực thấp của khí dư trong bình trong 12 giờ. Do đó, khi đặt một điện áp cao 50 kilovolt, không có sự đánh thủng giữa "quang phổ" và các điện cực cố định.

Irion và Wendt đã thực hiện 21 thí nghiệm nổ điện. Kết quả của mỗi thử nghiệm, khoảng 10¹⁹ các hạt của một chất khí chưa biết. Phân tích quang phổ cho thấy nó chứa một vạch đặc trưng của heli-4. Các tác giả cho rằng heli được hình thành do sự phân rã alpha của vonfram, gây ra bởi một vụ nổ điện. Nhớ lại rằng các hạt alpha xuất hiện trong quá trình phân rã alpha là hạt nhân của nguyên tử ⁴Anh ta.

Công bố của Irion và Wendt đã gây được tiếng vang lớn trong cộng đồng khoa học lúc bấy giờ. Chính Rutherford đã gây chú ý cho tác phẩm này. Ông bày tỏ sự nghi ngờ sâu sắc rằng hiệu điện thế sử dụng trong thí nghiệm (35 kV) có đủ cao để các electron gây ra phản ứng hạt nhân trong kim loại hay không. Vì muốn kiểm tra kết quả của các nhà khoa học Mỹ, Rutherford đã thực hiện thí nghiệm của mình - ông đã chiếu xạ một mục tiêu bằng vonfram bằng một chùm điện tử có năng lượng 100 keV. Rutherford không tìm thấy bất kỳ dấu vết nào của phản ứng hạt nhân trong vonfram, về điều này ông đã đưa ra một báo cáo khá sắc nét trên tạp chí Nature. Giới khoa học đứng về phía Rutherford, công trình của Irion và Wendt bị công nhận là sai lầm và bị lãng quên trong nhiều năm.

Vụ nổ điện của dây điện vonfram: 90 năm sau

Chỉ 90 năm sau, một nhóm nghiên cứu người Nga do Leonid Irbekovich Urutskoyev, Tiến sĩ Khoa học Vật lý và Toán học đứng đầu, đã tiến hành lặp lại các thí nghiệm của Irion và Wendt. Các thí nghiệm, được trang bị thiết bị thí nghiệm và chẩn đoán hiện đại, được thực hiện tại Viện Vật lý và Công nghệ Sukhumi huyền thoại ở Abkhazia. Các nhà vật lý đặt tên cho thái độ của họ là "HELIOS" để vinh danh ý tưởng chỉ đạo của Irion và Wendt (Hình 3). Một buồng nổ thạch anh nằm ở phần trên của hệ thống lắp đặt và được kết nối với hệ thống chân không - một máy bơm phân tử tuabin (màu xanh lam). Bốn cáp đen dẫn đến buồng nổ từ bộ phóng điện của tụ điện có công suất 0,1 microfarads, được đặt ở bên trái của hệ thống lắp đặt. Đối với một vụ nổ điện, pin được sạc lên tới 35–40 kilovolt. Thiết bị chẩn đoán được sử dụng trong các thí nghiệm (không được thể hiện trong hình) có thể nghiên cứu thành phần quang phổ của sự phát sáng plasma, được hình thành trong quá trình nổ điện của dây dẫn, cũng như thành phần hóa học và nguyên tố của các sản phẩm của sự phân rã của nó.

Cơm. 3. Đây là cách cài đặt HELIOS trông như thế nào, trong đó nhóm của L. I. Urutskoyev đã điều tra vụ nổ của một dây vonfram trong chân không (thí nghiệm năm 2012)

Các thí nghiệm của nhóm Urutskoyev đã xác nhận kết luận chính của công trình cách đây chín mươi năm. Thật vậy, do kết quả của vụ nổ điện của vonfram, một lượng nguyên tử heli-4 dư thừa được hình thành (khoảng 10¹⁶ vật rất nhỏ). Nếu thay dây vonfram bằng dây sắt thì helium không được tạo thành. Lưu ý rằng trong các thí nghiệm trên thiết bị HELIOS, các nhà nghiên cứu đã ghi nhận số nguyên tử heli ít hơn một nghìn lần so với thí nghiệm của Irion và Wendt, mặc dù “năng lượng đầu vào” vào dây dẫn là gần như nhau. Lý do cho sự khác biệt này là gì vẫn còn được xem xét.

Trong quá trình nổ điện, vật liệu làm dây bị phun lên bề mặt bên trong của buồng nổ. Phân tích khối phổ cho thấy đồng vị vonfram-180 bị thiếu trong các cặn rắn này, mặc dù nồng độ của nó trong dây ban đầu tương ứng với đồng vị tự nhiên. Thực tế này cũng có thể chỉ ra khả năng có thể xảy ra sự phân rã alpha của vonfram hoặc một quá trình hạt nhân khác trong quá trình nổ điện của một sợi dây (L. I. Urutskoev, A. A. Rukhadze, D. V. Filippov, A. O. Biryukov, v.v. Nghiên cứu thành phần phổ của bức xạ quang trong vụ nổ điện của một dây vonfram. "Thông tin ngắn gọn về Vật lý FIAN", 2012, 7, 13–18).

Tăng tốc phân rã alpha bằng tia laser

Phản ứng hạt nhân năng lượng thấp bao gồm một số quá trình làm tăng tốc độ biến đổi hạt nhân tự phát của các nguyên tố phóng xạ. Viện Vật lý Đại cương đã thu được những kết quả thú vị trong lĩnh vực này. A. M. Prokhorov RAS trong phòng thí nghiệm do Georgy Airatovich Shafeev, Tiến sĩ Khoa học Vật lý và Toán học đứng đầu. Các nhà khoa học đã phát hiện ra một hiệu ứng đáng ngạc nhiên: sự phân rã alpha của uranium-238 được tăng tốc bởi bức xạ laser với cường độ đỉnh tương đối thấp 10¹²–10¹³ W / cm² (AV Simakin, GA Shafeev, Ảnh hưởng của việc chiếu xạ laser của các hạt nano trong dung dịch nước của muối uranium đến hoạt động của các nuclide. "Quantum Electronics", 2011, 41, 7, 614–618).

Cơm. 4. Ảnh hiển vi của các hạt nano vàng thu được bằng cách chiếu tia laser vào mục tiêu vàng trong dung dịch nước chứa muối xêzi-137 (thí nghiệm năm 2011)

Đây là những gì thí nghiệm trông như thế nào. Cho vào cuvet có dung dịch nước chứa muối uranium UO₂Cl₂ Với nồng độ 5–35 mg / ml, một mục tiêu vàng được đặt, được chiếu xạ bằng xung laser có bước sóng 532 nanomet, thời gian 150 pico giây và tốc độ lặp lại 1 kilohertz trong một giờ. Trong điều kiện như vậy, bề mặt mục tiêu nóng chảy một phần, và chất lỏng tiếp xúc với nó ngay lập tức sôi lên. Áp suất hơi phun các giọt vàng có kích thước nano từ bề mặt mục tiêu vào chất lỏng xung quanh, tại đây chúng nguội đi và biến thành các hạt nano rắn với kích thước đặc trưng là 10 nanomet. Quá trình này được gọi là cắt bỏ bằng laser trong chất lỏng và được sử dụng rộng rãi khi cần điều chế dung dịch keo của các hạt nano của các kim loại khác nhau.

Trong các thí nghiệm của Shafeev, 10¹⁵ hạt nano vàng trong 1 cm³ giải pháp. Các đặc tính quang học của các hạt nano như vậy hoàn toàn khác với các đặc tính của một tấm vàng khổng lồ: chúng không phản xạ ánh sáng mà hấp thụ, và trường điện từ của sóng ánh sáng gần các hạt nano có thể được khuếch đại bởi hệ số 100-10.000 và đạt giá trị nội nguyên tử!

Các hạt nhân của uranium và các sản phẩm phân rã của nó (thorium, protactinium), tình cờ ở gần các hạt nano này, được phơi nhiễm với các trường điện từ laze được khuếch đại nhân lên. Kết quả là độ phóng xạ của chúng đã thay đổi rõ rệt. Đặc biệt, hoạt độ gamma của thorium-234 đã tăng gấp đôi. (Hoạt độ gamma của các mẫu trước và sau khi chiếu tia laser được đo bằng máy quang phổ gamma bán dẫn.) Vì thori-234 phát sinh từ sự phân rã alpha của uranium-238, sự gia tăng hoạt độ gamma của nó cho thấy sự phân rã alpha tăng tốc của đồng vị uranium này. Lưu ý rằng hoạt độ gamma của uranium-235 không tăng.

Các nhà khoa học từ GPI RAS đã phát hiện ra rằng bức xạ laser có thể tăng tốc không chỉ phân rã alpha, mà còn cả phân rã beta của một đồng vị phóng xạ ¹³⁷Cs là một trong những thành phần chính của khí thải và chất thải phóng xạ. Trong các thí nghiệm của mình, họ sử dụng tia laser hơi đồng màu xanh lá cây hoạt động ở chế độ xung lặp lại với thời gian xung là 15 nano giây, tốc độ lặp lại xung là 15 kilohertz và cường độ cực đại là 10⁹ W / cm²… Bức xạ laze tác động lên một mục tiêu bằng vàng được đặt trong một cuvet có dung dịch nước muối ¹³⁷Cs, hàm lượng trong dung dịch có thể tích 2 ml là khoảng 20 picogam.

Sau hai giờ chiếu xạ mục tiêu, các nhà nghiên cứu ghi nhận rằng một dung dịch keo với các hạt nano vàng 30 nm được hình thành trong cuvet (Hình 4), và hoạt độ gamma của cesium-137 (và do đó, nồng độ của nó trong dung dịch) giảm đi 75%. Chu kỳ bán rã của xêzi-137 là khoảng 30 năm. Điều này có nghĩa là sự sụt giảm hoạt động như vậy, thu được trong một thí nghiệm kéo dài hai giờ, sẽ xảy ra trong điều kiện tự nhiên trong khoảng 60 năm. Chia 60 năm cho hai giờ, chúng ta thấy rằng tốc độ phân rã tăng khoảng 260.000 lần trong quá trình chiếu tia laser. Sự gia tăng tốc độ phân rã beta khổng lồ như vậy đáng lẽ đã biến một cuvette có dung dịch xêzi thành một nguồn bức xạ gamma mạnh cùng với sự phân rã beta thông thường của xêzi-137. Tuy nhiên, trên thực tế điều này không xảy ra. Các phép đo bức xạ cho thấy hoạt độ gamma của dung dịch muối không tăng (E. V. Barmina, A. V. Simakin, G. A. Shafeev, Sự phân rã cesium-137 do laser cảm ứng. Điện tử lượng tử, 2014, 44, 8, 791–792).

Thực tế này cho thấy rằng dưới tác động của tia laze, sự phân rã của xêzi-137 không diễn ra theo kịch bản có thể xảy ra nhất (94,6%) trong điều kiện bình thường với sự phát xạ lượng tử gamma có năng lượng 662 keV, nhưng theo một cách khác - không phát xạ. Đây có lẽ là sự phân rã beta trực tiếp với sự hình thành hạt nhân của một đồng vị bền ¹³⁷Ba, ở điều kiện bình thường chỉ được thực hiện trong 5,4% trường hợp.

Tại sao sự phân bố lại các xác suất như vậy lại xảy ra trong phản ứng phân rã beta của xêzi vẫn chưa rõ ràng. Tuy nhiên, có những nghiên cứu độc lập khác xác nhận rằng có thể khử hoạt tính nhanh của xêzi-137 ngay cả trong các hệ thống sống.

Về chủ đề: Lò phản ứng hạt nhân trong tế bào sống

Phản ứng hạt nhân năng lượng thấp trong hệ thống sống

Trong hơn hai mươi năm, Tiến sĩ Khoa học Vật lý và Toán học Alla Aleksandrovna Kornilova đã tham gia vào việc tìm kiếm các phản ứng hạt nhân năng lượng thấp trong các vật thể sinh học tại Khoa Vật lý của Đại học Tổng hợp Moscow. M. V. Lomonosov. Đối tượng của các thí nghiệm đầu tiên là nuôi cấy vi khuẩn Bacillus subtilis, Escherichia coli, Deinococcus radiodurans. Chúng được đặt trong một môi trường dinh dưỡng cạn kiệt sắt nhưng có chứa muối mangan MnSO₄và nước nặng D₂O. Các thí nghiệm đã chỉ ra rằng hệ thống này tạo ra một đồng vị thiếu sắt - ⁵⁷Fe (Vysotskii V. I., Kornilova A. A., Samoylenko I. I., Thực nghiệm khám phá ra hiện tượng biến đổi hạt nhân năng lượng thấp của đồng vị (Mn⁵⁵đến Fe⁵⁷) trong các nền văn hóa sinh học đang phát triển, Kỷ yếu của Hội nghị Quốc tế lần thứ 6 về Nhiệt hạch, 1996, Nhật Bản, 2, 687–693).

Theo các tác giả của nghiên cứu, đồng vị ⁵⁷Fe xuất hiện trong các tế bào vi khuẩn đang phát triển do kết quả của phản ứng ⁵⁵Mn + d = ⁵⁷Fe (d là hạt nhân của nguyên tử đơteri, gồm một proton và một nơtron). Một lập luận chắc chắn ủng hộ giả thuyết được đề xuất là thực tế rằng nếu nước nặng được thay thế bằng nước nhẹ hoặc muối mangan được loại trừ khỏi thành phần của môi trường dinh dưỡng, thì đồng vị ⁵⁷Vi khuẩn Fe không tích tụ.

Sau khi đảm bảo rằng có thể biến đổi hạt nhân của các nguyên tố hóa học ổn định trong môi trường nuôi cấy vi sinh, AA Kornilova đã áp dụng phương pháp của mình để khử hoạt tính của các đồng vị phóng xạ tồn tại lâu dài (Vysotskii VI, Kornilova AA, Chuyển đổi đồng vị ổn định và khử hoạt chất thải phóng xạ trong các hệ thống sinh học đang phát triển Biên niên sử về Năng lượng Hạt nhân, 2013, 62, 626-633). Lần này, Kornilova không làm việc với các vi khuẩn đơn thuần, mà với sự liên kết siêu liên kết của nhiều loại vi sinh vật khác nhau để tăng khả năng sống sót của chúng trong môi trường khắc nghiệt. Mỗi nhóm của cộng đồng này được thích nghi tối đa với cuộc sống chung, tương trợ tập thể và bảo vệ lẫn nhau. Kết quả là, siêu phân ly thích nghi tốt với nhiều điều kiện môi trường khác nhau, bao gồm cả sự gia tăng bức xạ. Liều tối đa điển hình mà các vi sinh vật nuôi cấy thông thường chịu được tương ứng với 30 kilorad, và các bội nhiễm có thể chịu được nhiều cấp độ hơn, và hoạt động trao đổi chất của chúng hầu như không bị suy yếu.

Các lượng bằng nhau của sinh khối cô đặc của các vi sinh vật nói trên và 10 ml dung dịch muối xêzi-137 trong nước cất được cho vào cuvet thủy tinh. Hoạt độ gamma ban đầu của dung dịch là 20.000 becquerel. Trong một số cuvet, muối của các nguyên tố vi lượng quan trọng Ca, K và Na đã được thêm vào. Các cuvet đóng kín được giữ ở 20 ° C và hoạt động gamma của chúng được đo bảy ngày một lần bằng máy dò có độ chính xác cao.

Trong một trăm ngày thử nghiệm trong một ô đối chứng không chứa vi sinh vật, hoạt tính của xêzi-137 giảm 0,6%. Trong cuvet có chứa thêm muối kali - 1%. Hoạt động giảm nhanh nhất trong cuvet bổ sung có chứa muối canxi. Ở đây, hoạt động gamma đã giảm 24%, tương đương với giảm 12 lần thời gian bán hủy của xêzi!

Các tác giả đưa ra giả thuyết rằng do hoạt động quan trọng của vi sinh vật ¹³⁷Cs được chuyển đổi thành ¹³⁸Ba là một chất tương tự sinh hóa của kali. Nếu có ít kali trong môi trường dinh dưỡng thì quá trình chuyển hóa xesi thành bari xảy ra với tốc độ nhanh, nếu có nhiều thì quá trình chuyển hóa bị chặn lại. Vai trò của canxi rất đơn giản. Do sự hiện diện của nó trong môi trường dinh dưỡng, quần thể vi sinh vật phát triển nhanh chóng và do đó, tiêu thụ nhiều kali hơn hoặc chất tương tự sinh hóa của nó - bari, tức là nó đẩy sự biến đổi của xêzi thành bari.

Còn về khả năng tái tạo?

Câu hỏi về độ tái lập của các thí nghiệm được mô tả ở trên cần được làm rõ. Lò phản ứng E-Cat, hấp dẫn với sự đơn giản của nó, đang được nhân rộng bởi hàng trăm, nếu không muốn nói là hàng nghìn nhà phát minh nhiệt tình trên khắp thế giới. Thậm chí có những diễn đàn đặc biệt trên Internet, nơi các "người sao chép" trao đổi kinh nghiệm và chứng minh thành tích của họ. Nhà phát minh người Nga Alexander Georgievich Parkhomov đã đạt được một số tiến bộ theo hướng này. Ông đã thành công trong việc chế tạo một máy phát nhiệt hoạt động trên hỗn hợp bột niken và nhôm hydrua liti, cung cấp một lượng năng lượng dư thừa (AG Parkhomov, Kết quả thử nghiệm phiên bản mới của chất tương tự của máy phát nhiệt nhiệt độ cao Rossi. "Tạp chí về các hướng mới của khoa học ", 2015, 8, 34–39) … Tuy nhiên, không giống như các thí nghiệm của Rossi, không có biến dạng nào của thành phần đồng vị được tìm thấy trong nhiên liệu đã qua sử dụng.

Các thí nghiệm về sự bùng nổ điện của dây vonfram, cũng như về gia tốc laser phân rã của các nguyên tố phóng xạ, theo quan điểm kỹ thuật phức tạp hơn nhiều và chỉ có thể được tái hiện trong các phòng thí nghiệm khoa học nghiêm túc. Về vấn đề này, câu hỏi về khả năng tái lập của một thí nghiệm được thay thế bằng câu hỏi về khả năng lặp lại của nó. Đối với các thí nghiệm về phản ứng hạt nhân năng lượng thấp, một tình huống điển hình là khi, trong các điều kiện thí nghiệm giống hệt nhau, hiệu ứng có mặt hoặc không. Thực tế là không thể kiểm soát tất cả các tham số của quá trình, bao gồm cả tham số chính vẫn chưa được xác định. Việc tìm kiếm các chế độ cần thiết gần như mù mịt và mất nhiều tháng, thậm chí nhiều năm. Những người thử nghiệm đã phải thay đổi sơ đồ thiết lập nhiều lần trong quá trình tìm kiếm thông số điều khiển - "núm" cần được "xoay" để đạt được độ lặp lại thỏa đáng. Hiện tại, độ lặp lại trong các thí nghiệm được mô tả ở trên là khoảng 30%, nghĩa là, một kết quả dương tính thu được trong mỗi thí nghiệm thứ ba. Còn nhiều hay ít thì để người đọc tự đánh giá. Một điều rõ ràng là: nếu không tạo ra một mô hình lý thuyết đầy đủ về các hiện tượng được nghiên cứu, thì khó có thể cải thiện một cách triệt để tham số này.

Cố gắng giải thích

Mặc dù các kết quả thí nghiệm thuyết phục khẳng định khả năng biến đổi hạt nhân của các nguyên tố hóa học ổn định, cũng như tăng tốc độ phân rã của các chất phóng xạ, cơ chế vật lý của các quá trình này vẫn chưa được biết rõ.

Bí ẩn chính của phản ứng hạt nhân năng lượng thấp là làm thế nào các hạt nhân tích điện dương vượt qua lực đẩy khi chúng tiếp cận nhau, cái gọi là rào cản Coulomb. Điều này thường yêu cầu nhiệt độ hàng triệu độ C. Rõ ràng là nhiệt độ như vậy không đạt được trong các thí nghiệm được xem xét. Tuy nhiên, có một xác suất khác không là một hạt không có đủ động năng để vượt qua lực đẩy sẽ vẫn đến gần hạt nhân và tham gia phản ứng hạt nhân với nó.

Hiệu ứng này, được gọi là hiệu ứng đường hầm, có bản chất hoàn toàn là lượng tử và có liên quan chặt chẽ với nguyên lý bất định Heisenberg. Theo nguyên tắc này, một hạt lượng tử (ví dụ, hạt nhân của một nguyên tử) không thể có cùng một lúc các giá trị tọa độ và động lượng xác định chính xác. Tích số của độ không đảm bảo (độ lệch ngẫu nhiên không thể tránh khỏi so với giá trị chính xác) của tọa độ và động lượng được giới hạn từ bên dưới bởi một giá trị tỷ lệ với hằng số Planck h. Cùng một sản phẩm xác định xác suất chui qua một hàng rào thế năng: tích số của độ không đảm bảo về tọa độ và động lượng của hạt càng lớn thì xác suất này càng cao.

Trong các công trình của Tiến sĩ Khoa học Vật lý và Toán học, Giáo sư Vladimir Ivanovich Manko và các đồng tác giả, chỉ ra rằng ở một số trạng thái nhất định của một hạt lượng tử (được gọi là trạng thái tương quan chặt chẽ), tích số của độ không đảm bảo có thể vượt quá hằng số Planck. theo một số bậc của độ lớn. Do đó, đối với các hạt lượng tử ở các trạng thái như vậy, xác suất vượt qua hàng rào Coulomb sẽ tăng lên (V. V. Dodonov, V. I. Manko, Bất biến và sự phát triển của các hệ lượng tử không tĩnh. "Kỷ yếu của FIAN". Matxcova: Nauka, 1987, câu 183, tr. 286).

Nếu một số hạt nhân của các nguyên tố hóa học khác nhau đồng thời ở trong trạng thái tương quan chặt chẽ, thì trong trường hợp này, một quá trình tập hợp nhất định có thể xảy ra, dẫn đến sự phân bố lại các proton và neutron giữa chúng. Xác suất của một quá trình như vậy sẽ càng lớn, sự chênh lệch giữa năng lượng của trạng thái ban đầu và trạng thái cuối cùng của một nhóm hạt nhân càng nhỏ. Rõ ràng là hoàn cảnh này quyết định vị trí trung gian của phản ứng hạt nhân năng lượng thấp giữa phản ứng hóa học và phản ứng hạt nhân "thông thường".

Các trạng thái tương quan mạch lạc được hình thành như thế nào? Điều gì làm cho các hạt nhân hợp nhất trong các quần thể và trao đổi các nucleon? Những lõi nào có thể và lõi nào không thể tham gia vào quá trình này? Vẫn chưa có câu trả lời cho những câu hỏi này và nhiều câu hỏi khác. Các nhà lý thuyết chỉ đang thực hiện những bước đầu tiên để giải quyết vấn đề thú vị nhất này.

Vì vậy, ở giai đoạn này, vai trò chính trong việc nghiên cứu phản ứng hạt nhân năng lượng thấp nên thuộc về các nhà thí nghiệm và nhà phát minh. Cần có các nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm có hệ thống về hiện tượng kỳ thú này, phân tích toàn diện các dữ liệu thu được và thảo luận rộng rãi với các chuyên gia.

Hiểu và nắm vững cơ chế của phản ứng hạt nhân năng lượng thấp sẽ giúp chúng ta giải quyết nhiều vấn đề ứng dụng khác nhau - tạo ra các nhà máy điện tự trị giá rẻ, các công nghệ hiệu quả cao để khử nhiễm chất thải hạt nhân và chuyển hóa các nguyên tố hóa học.