תגובות גרעיניות בנורות ובחיידקים

2024 מְחַבֵּר: Seth Attwood | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-16 16:05

למדע יש נושאים אסורים משלו, טאבו משלו. כיום, מעט מדענים מעזים לחקור שדות ביולוגיים, מינונים נמוכים במיוחד, מבנה המים …

האזורים קשים, מעוננים, קשה להיכנע. קל לאבד כאן את המוניטין שלך, להיות ידוע בתור מדען פסאודו, ואין צורך לדבר על קבלת מענק. במדע, אי אפשר ומסוכן ללכת מעבר למושגים המקובלים, לחדור לדוגמות. אבל המאמצים של נועזים שמוכנים להיות שונים מכולם הם שלעתים סוללים נתיבים חדשים בידע.

צפינו יותר מפעם אחת כיצד, ככל שהמדע מתפתח, הדוגמות מתחילות להתנודד ולרכוש בהדרגה מעמד של ידע מקדים לא שלם. אז, ויותר מפעם אחת, זה היה בביולוגיה. זה היה המקרה בפיזיקה. אנחנו רואים את אותו הדבר בכימיה. לנגד עינינו, האמת מתוך ספר הלימוד "הרכבו ותכונותיו של חומר אינם תלויים בשיטות הייצור שלו" קרסה תחת מתקפת הננוטכנולוגיה. התברר שחומר בננופורם יכול לשנות באופן קיצוני את תכונותיו - למשל, זהב יפסיק להיות מתכת אצילה.

כיום אנו יכולים לקבוע שיש מספר לא מבוטל של ניסויים, שאת תוצאותיהם לא ניתן להסביר מנקודת מבט של דעות מקובלות. ומשימת המדע היא לא לפטור אותם, אלא לחפור ולנסות להגיע לאמת. העמדה "זה לא יכול להיות, כי זה לעולם לא יכול להיות" נוחה, כמובן, אבל היא לא יכולה להסביר שום דבר. יתרה מכך, ניסויים בלתי מובנים ובלתי מוסברים יכולים להיות מבשרי תגליות במדע, כפי שכבר קרה. אחד הנושאים החמים כל כך במובן המילולי והפיגורטיבי הוא מה שמכונה תגובות גרעיניות בעלות אנרגיה נמוכה, שהיום נקראות LENR - Low-Energy Nuclear Reaction.

ביקשנו דוקטור למדעי הפיזיקה והמתמטיקה סטפן ניקולאביץ' אנדרייב מהמכון לפיזיקה כללית. AM Prokhorov RAS כדי להכיר לנו את מהות הבעיה ועם כמה ניסויים מדעיים שבוצעו במעבדות רוסיות ומערביות ופורסמו בכתבי עת מדעיים. ניסויים שאת תוצאותיהם איננו עדיין יכולים להסביר.

הכור "E-Сat" אנדריאה רוסי

באמצע אוקטובר 2014, הקהילה המדעית העולמית התרגשה מהחדשות - דו ח פורסם על ידי ג'וזפה לוי, פרופסור לפיזיקה באוניברסיטת בולוניה, ומחברים שותפים על תוצאות בדיקת הכור E-Сat, שנוצר על ידי הממציא האיטלקי אנדריאה רוסי.

נזכיר כי בשנת 2011 הציג א' רוסי לציבור את המיצב עליו עבד שנים רבות בשיתוף עם הפיזיקאי סרג'יו פוקרדי. הכור, ששמו "E-Сat" (קיצור של Energy Catalizer), ייצר כמות חריגה של אנרגיה. E-Сat נבדק על ידי קבוצות שונות של חוקרים במהלך ארבע השנים האחרונות, כאשר הקהילה המדעית דחפה לביקורת עמיתים.

הבדיקה הארוכה והמפורטת ביותר, המתעדת את כל הפרמטרים הדרושים של התהליך, בוצעה במרץ 2014 על ידי הקבוצה של ג'וזפה לוי, שכללה מומחים עצמאיים כמו אוולין פוסקי, פיזיקאית תיאורטית מהמכון הלאומי האיטלקי לפיזיקה גרעינית בבולוניה, פרופסור לפיזיקה האנו אסן מהמכון המלכותי לטכנולוגיה בשטוקהולם, ודרך אגב, היו ר לשעבר של האגודה השוודית לספקנים, כמו גם הפיזיקאים השוודים בו הויסטאד, רולנד פטרסון, לארס טגנר מאוניברסיטת אופסלה. מומחים אישרו שהמכשיר (איור 1), שבו גרם אחד של דלק חומם לטמפרטורה של כ-1400 מעלות צלזיוס באמצעות חשמל, הפיק כמות חריגה של חום (AMS Acta, 2014, doi: 10.6092 / unibo / amsacta / 4084).

אורז. אחד.הכור E-Cat של אנדריאה רוסי בעבודה. הממציא אינו חושף כיצד פועל הכור. עם זאת, ידוע כי מטען דלק, גופי חימום וצמד תרמי ממוקמים בתוך הצינור הקרמי. פני השטח של הצינור מצולעים לפיזור חום טוב יותר.

הכור היה צינור קרמי באורך 20 ס"מ ובקוטר 2 ס"מ. בתוך הכור אותרו מטען דלק, גופי חימום וצמד תרמי, שהאות ממנו הוזן ליחידת בקרת החימום. הכוח סופק לכור מרשת חשמל במתח של 380 וולט דרך שלושה חוטים עמידים בחום, שחוממו לוהטת במהלך פעולת הכור. הדלק כלל בעיקר אבקת ניקל (90%) וליתיום אלומיניום הידריד LiAlH₄(10%). בחימום, ליתיום אלומיניום הידריד התפרק ושחרר מימן, שיכול להיספג בניקל ולהיכנס איתו לתגובה אקסותרמית.

הדוח קבע כי סך החום שיצר המכשיר במשך 32 ימים של פעולה רציפה היה כ-6 GJ. הערכות אלמנטריות מראות שתכולת האנרגיה של אבקה גבוהה יותר מאלף מזו של, למשל, בנזין!

כתוצאה מניתוחים מדוקדקים של הרכב היסודות והאיזוטופי, מומחים קבעו באופן מהימן ששינויים ביחסים של איזוטופים ליתיום וניקל הופיעו בדלק המושקע. אם התוכן של איזוטופים ליתיום בדלק הראשוני עלה בקנה אחד עם זה הטבעי: ⁶לי - 7.5%, ⁷Li - 92.5%, אז התוכן בדלק הבוזק הוא ⁶לי גדל ל-92%, והתוכן ⁷לי ירד ל-8%. עיוותים של הרכב האיזוטופי עבור ניקל היו חזקים באותה מידה. לדוגמה, התוכן של האיזוטופ ניקל ⁶²Ni ב"אפר" היה 99%, למרות שזה היה רק 4% בדלק הראשוני. השינויים שזוהו בהרכב האיזוטופי ושחרור חום גבוה באופן חריג הצביעו על כך שייתכן שהתרחשו תהליכים גרעיניים בכור. עם זאת, לא נרשמו סימנים של רדיואקטיביות מוגברת האופיינית לתגובות גרעיניות לא במהלך פעולת המכשיר ולא לאחר הפסקתו.

התהליכים המתרחשים בכור לא יכולים להיות תגובות ביקוע גרעיני, שכן הדלק מורכב מחומרים יציבים. גם תגובות היתוך גרעיני נשללות, מכיוון שמנקודת המבט של הפיזיקה הגרעינית המודרנית, הטמפרטורה של 1400 מעלות צלזיוס היא זניחה כדי להתגבר על כוחות הדחייה של הגרעינים בקולומב. לכן השימוש במונח הסנסציוני "היתוך קר" לתהליכים כאלה הוא טעות מטעה.

כנראה, כאן אנו עומדים בפני ביטויים של סוג חדש של תגובות, שבהן מתרחשות טרנספורמציות קולקטיביות באנרגיה נמוכה של גרעיני היסודות המרכיבים את הדלק. האנרגיות של תגובות כאלה מוערכות בסדר גודל של 1-10 keV לנוקלאון, כלומר, הן תופסות עמדת ביניים בין תגובות גרעיניות "רגילות" בעלות אנרגיה גבוהה (אנרגיות מעל 1 MeV לנוקלאון) לבין תגובות כימיות (אנרגיות). בסדר גודל של 1 eV לכל אטום).

עד כה, איש אינו יכול להסביר בצורה משביעת רצון את התופעה המתוארת, וההשערות שהעלו מחברים רבים אינן עומדות בפני ביקורת. כדי לבסס את המנגנונים הפיזיקליים של התופעה החדשה, יש צורך ללמוד בקפידה את הביטויים האפשריים של תגובות גרעיניות בעלות אנרגיה נמוכה כאלה במסגרות ניסוי שונות ולהכליל את הנתונים שהתקבלו. יתרה מכך, כמות משמעותית של עובדות בלתי מוסברות שכאלה הצטברה במהלך השנים. הנה רק כמה מהם.

פיצוץ חשמלי של חוט טונגסטן - תחילת המאה ה-20

בשנת 1922, עובדי המעבדה הכימית של אוניברסיטת שיקגו, קלרנס איריון וג'רלד וונדט פרסמו מאמר על חקר הפיצוץ החשמלי של חוט טונגסטן בוואקום (GL Wendt, CE Irion, Experimental Attempts to Decompose Tungsten at High Temperatures.כתב העת של האגודה האמריקנית לכימיה, 1922, 44, 1887-1894; תרגום לרוסית: ניסיונות ניסויים לפצל טונגסטן בטמפרטורות גבוהות).

אין שום דבר אקזוטי בפיצוץ חשמלי. תופעה זו התגלתה לא יותר ולא פחות בסוף המאה ה-18, אבל בחיי היומיום אנו צופים בה כל הזמן, כאשר בזמן קצר נשרפות נורות (נורות ליבון, כמובן). מה קורה בפיצוץ חשמלי? אם עוצמת הזרם הזורם דרך חוט המתכת גדולה, אז המתכת מתחילה להמיס ולהתאדות. פלזמה נוצרת ליד פני השטח של החוט. החימום מתרחש בצורה לא אחידה: "נקודות חמות" מופיעות במקומות אקראיים של החוט, בהם משתחרר יותר חום, הטמפרטורה מגיעה לערכי שיא ומתרחשת הרס נפיץ של החומר.

הדבר הבולט ביותר בסיפור הזה הוא שמדענים ציפו במקור לזהות בניסוי את הפירוק של טונגסטן ליסודות כימיים קלים יותר. בכוונתם, Irion ו-Wendt הסתמכו על העובדות הבאות שכבר היו ידועות באותה עת.

ראשית, בספקטרום הגלוי של הקרינה מהשמש ומכוכבים אחרים, אין קווים אופטיים אופייניים השייכים ליסודות כימיים כבדים. שנית, הטמפרטורה של פני השמש היא כ-6,000 מעלות צלזיוס. לכן, הם טענו, אטומים של יסודות כבדים אינם יכולים להתקיים בטמפרטורות כאלה. שלישית, כאשר בנק קבלים נפרק על חוט מתכת, טמפרטורת הפלזמה שנוצרת במהלך פיצוץ חשמלי יכולה להגיע ל-20,000 מעלות צלזיוס.

בהתבסס על כך, מדענים אמריקאים הציעו שאם זרם חשמלי חזק מועבר דרך חוט דק העשוי מיסוד כימי כבד, כמו טונגסטן, ומחומם לטמפרטורות דומות לטמפרטורת השמש, אזי גרעיני הטונגסטן יהיו בתוך מצב לא יציב ולהתפרק ליסודות קלים יותר. הם הכינו בקפידה וביצעו בצורה מבריקה את הניסוי, תוך שימוש באמצעים פשוטים מאוד.

הפיצוץ החשמלי של חוט טונגסטן בוצע בבקבוק כדורי זכוכית (איור 2), הסוגר עליו קבל בקיבולת 0.1 מיקרופארד, הנטען למתח של 35 קילו-וולט. החוט היה ממוקם בין שתי אלקטרודות טונגסטן מהדקות המולחמות לתוך הבקבוק משני צדדים מנוגדים. בנוסף, הייתה לבקבוק אלקטרודה "ספקטרלית" נוספת, ששימשה להצתת פריקת פלזמה בגז שנוצר לאחר הפיצוץ החשמלי.

אורז. 2. תרשים של תא פריקת הנפץ של Irion ו-Wendt (ניסוי של 1922)

יש לציין כמה פרטים טכניים חשובים של הניסוי. במהלך הכנתו הוכנסה הבקבוק לתנור, שם הוא חומם ברציפות ל-300 מעלות צלזיוס למשך 15 שעות, ובמהלך זמן זה פונה ממנו הגז. יחד עם חימום הבקבוק, הועבר זרם חשמלי דרך חוט הטונגסטן, המחמם אותו לטמפרטורה של 2000 מעלות צלזיוס. לאחר הסרת הגז, צינור זכוכית שחיבר את הבקבוק עם משאבת כספית הותך במבער ונאטם. מחברי העבודה טענו כי האמצעים שננקטו אפשרו לשמור על לחץ נמוך במיוחד של שאריות גזים בבקבוק למשך 12 שעות. לכן, כאשר הופעל מתח גבוה של 50 קילו-וולט, לא היה תקלה בין ה"ספקטרל" לאלקטרודות המקבעות.

Irion ו-Wendt ביצעו עשרים ואחד ניסויי פיצוץ חשמלי. כתוצאה מכל ניסוי, כ-10¹⁹ חלקיקים של גז לא ידוע. ניתוח ספקטרלי הראה שהוא מכיל קו אופייני של הליום-4. המחברים הציעו כי הליום נוצר כתוצאה מהתפרקות האלפא של טונגסטן, המושרה על ידי פיצוץ חשמלי. נזכיר שחלקיקי אלפא המופיעים בתהליך של ריקבון אלפא הם גרעינים של אטום ⁴הוא.

הפרסום של Irion ו-Wendt גרם לתהודה רבה בקהילה המדעית באותה תקופה. רתרפורד עצמו משך תשומת לב לעבודה זו.הוא הביע ספק עמוק בכך שהמתח בו נעשה שימוש בניסוי (35 קילו וולט) היה גבוה מספיק כדי שהאלקטרונים יגרמו לתגובות גרעיניות במתכת. מתוך רצון לבדוק את התוצאות של מדענים אמריקאים, רתרפורד ביצע את הניסוי שלו - הוא הקרין מטרת טונגסטן באמצעות קרן אלקטרונים באנרגיה של 100 keV. רתרפורד לא מצא עקבות של תגובות גרעיניות בטונגסטן, שעליהן פרסם דיווח חד למדי בכתב העת Nature. הקהילה המדעית לקחה את הצד של רתרפורד, עבודתם של Irion ו-Wendt הוכרה כשגויה ונשכחה במשך שנים רבות.

פיצוץ חשמלי של חוט טונגסטן: 90 שנה מאוחר יותר

רק 90 שנה לאחר מכן, צוות מחקר רוסי בראשות ליאוניד אירבקוביץ' אורוטסקוייב, דוקטור למדעי הפיזיקה והמתמטיקה, לקח את החזרה על הניסויים של Irion ו-Wendt. הניסויים, מצוידים בציוד ניסוי ואבחון מודרני, בוצעו במכון האגדי לפיזיקה וטכנולוגיה של סוחומי באבחזיה. פיזיקאים כינו את הגישה שלהם "HELIOS" לכבוד הרעיון המנחה של Irion ו-Wendt (איור 3). תא פיצוץ קוורץ ממוקם בחלקו העליון של המתקן ומחובר למערכת ואקום - משאבה טורבומולקולרית (בצבע כחול). ארבעה כבלים שחורים מובילים אל תא הפיצוץ ממפרק בנק הקבלים בקיבולת של 0.1 מיקרופארד, הממוקם משמאל למתקן. עבור פיצוץ חשמלי, הסוללה נטענה עד 35-40 קילו-וולט. ציוד האבחון בו נעשה שימוש בניסויים (לא מוצג באיור) אפשר לחקור את ההרכב הספקטרלי של זוהר הפלזמה, שנוצר במהלך הפיצוץ החשמלי של החוט, וכן את ההרכב הכימי והיסודי של תוצרי הריקבון שלו.

אורז. 3. כך נראה מיצב HELIOS, בו חקרה קבוצתו של ל.י. אורוצקוייב את הפיצוץ של חוט טונגסטן בוואקום (ניסוי של 2012)

הניסויים של הקבוצה של Urutskoyev אישרו את המסקנה העיקרית של העבודה לפני תשעים שנה. ואכן, כתוצאה מהפיצוץ החשמלי של טונגסטן, נוצרה כמות עודפת של אטומי הליום-4 (כ-10¹⁶ חלקיקים). אם חוט הטונגסטן הוחלף בברזל, אז הליום לא נוצר. שימו לב שבניסויים במכשיר HELIOS, החוקרים רשמו פי אלף פחות אטומי הליום מאשר בניסויים של Irion ו-Wendt, אם כי "הקלט האנרגיה" לחוט היה זהה בערך. מה הסיבה להבדל זה נותר לראות.

במהלך הפיצוץ החשמלי רוסס חומר החוט על פני השטח הפנימיים של תא הפיצוץ. ניתוח ספקטרומטרי מסה הראה שהאיזוטופ טונגסטן-180 חסר בשאריות המוצקות הללו, אם כי ריכוזו בחוט המקורי תואם לזה הטבעי. עובדה זו עשויה להצביע גם על התפרקות אלפא אפשרית של טונגסטן או תהליך גרעיני אחר במהלך פיצוץ חשמלי של חוט (L. I. Urutskoev, A. A. Rukhadze, D. V. Filippov, A. O. Biryukov, וכו'. חקר ההרכב הספקטרלי של קרינה אופטית בפיצוץ החשמלי של חוט טונגסטן. "Brief Communications on Physics FIAN", 2012, 7, 13–18).

האצת ריקבון אלפא בעזרת לייזר

תגובות גרעיניות בעלות אנרגיה נמוכה כוללות כמה תהליכים המאיצים טרנספורמציות גרעיניות ספונטניות של יסודות רדיואקטיביים. תוצאות מעניינות בתחום זה התקבלו במכון לפיזיקה כללית. A. M. Prokhorov RAS במעבדה בראשות גאורגי איראטוביץ' שפייב, דוקטור למדעי הפיזיקה והמתמטיקה. מדענים גילו השפעה מפתיעה: ריקבון האלפא של אורניום-238 הואץ על ידי קרינת לייזר עם עוצמת שיא נמוכה יחסית 10¹²–10¹³ W / ס"מ² (AV Simakin, GA Shafeev, Influence of laser radiation of nano-particles in aqueous waters of מלח אורניום על פעילותם של נוקלידים. "Quantum Electronics", 2011, 41, 7, 614–618).

אורז. 4. מיקרוסקופ של ננו-חלקיקי זהב שהושגו על ידי הקרנת לייזר של מטרת זהב בתמיסה מימית של מלח צזיום-137 (ניסוי של 2011)

כך נראה הניסוי. לתוך קובטה עם תמיסה מימית של מלח אורניום UO₂Cl₂ בריכוז של 5-35 מ"ג/מ"ל, הוצבה מטרת זהב שהוקרנה בפולסי לייזר באורך גל של 532 ננומטר, משך 150 פיקושניות וקצב חזרות של 1 קילו-הרץ למשך שעה. בתנאים כאלה, משטח המטרה נמס חלקית, והנוזל במגע איתו רותח מיד. לחץ האדים מרסס טיפות זהב בגודל ננו ממשטח המטרה אל הנוזל שמסביב, שם הן מתקררות והופכות לננו-חלקיקים מוצקים בגודל אופייני של 10 ננומטר. תהליך זה נקרא אבלציה בלייזר בנוזל והוא נמצא בשימוש נרחב כאשר הוא נדרש להכנת תמיסות קולואידיות של ננו-חלקיקים ממתכות שונות.

בניסויים של שפייב, 10¹⁵ ננו-חלקיקי זהב ב-1 ס מ³ פִּתָרוֹן. המאפיינים האופטיים של ננו-חלקיקים כאלה שונים בתכלית מהמאפיינים של לוח זהב מסיבי: הם אינם מחזירים אור, אלא סופגים אותו, והשדה האלקטרומגנטי של גל אור ליד ננו-חלקיקים יכול להיות מוגבר בפקטור של 100-10,000 ולהגיע. ערכים תוך-אטומיים!

גרעיני האורניום ותוצרי ההתפרקות שלו (תוריום, פרוטקטיניום), שהיו במקרה ליד הננו-חלקיקים הללו, נחשפו לשדות אלקטרומגנטיים של לייזר מוגברים. כתוצאה מכך, הרדיואקטיביות שלהם השתנתה באופן ניכר. בפרט, פעילות הגמא של תוריום-234 הוכפלה. (פעילות הגמא של הדגימות לפני ואחרי הקרנת לייזר נמדדה בספקטרומטר גמא מוליכים למחצה.) מאחר שתוריום-234 נובע מהתפרקות האלפא של אורניום-238, עלייה בפעילות הגמא שלו מצביעה על התפרקות אלפא מואצת של איזוטופ אורניום זה. שימו לב שפעילות הגמא של אורניום-235 לא עלתה.

מדענים מ-GPI RAS גילו שקרינת לייזר יכולה להאיץ לא רק ריקבון אלפא, אלא גם ריקבון בטא של איזוטופ רדיואקטיבי ¹³⁷Cs הוא אחד המרכיבים העיקריים של פליטות רדיואקטיביות ופסולת. בניסויים שלהם, הם השתמשו בלייזר אדי נחושת ירוק הפועל במצב דופק חוזר ונשנה עם משך דופק של 15 ננו שניות, קצב חזרת דופק של 15 קילו-הרץ ועוצמת שיא של 10⁹ W / ס"מ²… קרינת לייזר פעלה על מטרת זהב שהונחה בקובטה עם תמיסת מלח מימית ¹³⁷Cs, שתכולתו בתמיסה בנפח 2 מ"ל הייתה כ-20 פיקוגרם.

לאחר שעתיים של הקרנת מטרה, החוקרים רשמו שתמיסת קולואידית עם ננו-חלקיקי זהב 30 ננומטר שנוצרו בקובטה (איור 4), ופעילות הגמא של צסיום-137 (ולכן, ריכוזו בתמיסה) ירדה ב- 75%. זמן מחצית החיים של צסיום-137 הוא כ-30 שנה. המשמעות היא שירידה כזו בפעילות, שהתקבלה בניסוי של שעתיים, אמורה להתרחש בתנאים טבעיים בעוד כ-60 שנה. כשמחלקים 60 שנה לשעתיים, אנו מוצאים שקצב הדעיכה גדל בכ-260,000 פעמים במהלך חשיפת הלייזר. עלייה עצומה כזו בקצב דעיכת הבטא הייתה צריכה להפוך קובטה עם תמיסת צזיום למקור רב עוצמה של קרינת גמא המלווה את ריקבון הבטא הרגיל של צזיום-137. עם זאת, במציאות זה לא קורה. מדידות קרינה הראו שפעילות הגמא של תמיסת המלח אינה עולה (E. V. Barmina, A. V. Simakin, G. A. Shafeev, Laser-induced cesium-137 decay. Quantum Electronics, 2014, 44, 8, 791–792).

עובדה זו מעידה כי בפעולת לייזר ההתפרקות של צסיום-137 אינה ממשיכה לפי התרחיש הסביר ביותר (94.6%) בתנאים רגילים עם פליטת קוונט גמא באנרגיה של 662 keV, אלא בצורה שונה - לא קרינה..זהו, ככל הנראה, ריקבון בטא ישיר עם היווצרות גרעין של איזוטופ יציב ¹³⁷Ba, שבתנאים רגילים מתממש רק ב-5.4% מהמקרים.

מדוע חלוקה מחדש כזו של הסתברויות מתרחשת בתגובה של ריקבון בטא של צסיום עדיין לא ברור. עם זאת, ישנם מחקרים עצמאיים אחרים המאשרים כי נטרול מואץ של צזיום-137 אפשרי אפילו במערכות חיות.

בנושא: כור גרעיני בתא חי

תגובות גרעיניות בעלות אנרגיה נמוכה במערכות חיות

במשך יותר מעשרים שנה, הדוקטור למדעי הפיזיקה והמתמטיקה Alla Aleksandrovna Kornilova עוסק בחיפוש אחר תגובות גרעיניות בעלות אנרגיה נמוכה בעצמים ביולוגיים בפקולטה לפיזיקה של אוניברסיטת מוסקבה. M. V. Lomonosov. האובייקטים של הניסויים הראשונים היו תרביות של חיידקים Bacillus subtilis, Escherichia coli, Deinococcus radiodurans. הם הונחו במצע תזונתי מדולדל בברזל אך מכיל את מלח המנגן MnSO₄ומים כבדים ד₂O. ניסויים הראו שמערכת זו יצרה איזוטופ חסר של ברזל - ⁵⁷Fe (Vysotskii V. I., Kornilova A. A., Samoylenko I. I., גילוי ניסיוני של תופעת התמרה גרעינית דלת אנרגיה של איזוטופים (Mn)⁵⁵לפה⁵⁷) בתרבויות ביולוגיות גדלות, Proceedings of 6th International Conference on Cold Fusion, 1996, יפן, 2, 687–693).

לפי מחברי המחקר, האיזוטופ ⁵⁷פה הופיע בתאי חיידקים גדלים כתוצאה מהתגובה ⁵⁵Mn + d = ⁵⁷Fe (d הוא הגרעין של אטום דוטריום, המורכב מפרוטון ונייטרון). טיעון מובהק בעד ההשערה המוצעת הוא העובדה שאם מים כבדים מוחלפים במים קלים או מלח מנגן אינו נכלל בהרכב המדיום התזונתי, אזי האיזוטופ ⁵⁷חיידקי Fe לא הצטברו.

לאחר שווידאתה שאפשרות טרנספורמציות גרעיניות של יסודות כימיים יציבים בתרבויות מיקרוביולוגיות, א.א. קורנילובה יישמה את שיטתה לנטרול איזוטופים רדיואקטיביים ארוכים (Vysotskii VI, Kornilova AA, טרנסמוטציה של איזוטופים יציבים והשבתה של פסולת רדיואקטיבית במערכות ביולוגיות צומחות. Annals of Nuclear Energy, 2013, 62, 626-633). הפעם קורנילובה לא עבדה עם מונו-תרבותיות של חיידקים, אלא עם אסוציאציה-על של סוגים שונים של מיקרואורגניזמים על מנת להגביר את הישרדותם בסביבות אגרסיביות. כל קבוצה בקהילה זו מותאמת באופן מקסימלי לחיים משותפים, לסיוע הדדי קולקטיבי ולהגנה הדדית. כתוצאה מכך, אסוציאציה-על מסתגלת היטב למגוון תנאים סביבתיים, כולל קרינה מוגברת. המינון המקסימלי האופייני שעומדות בו תרבויות מיקרוביולוגיות רגילות מתאים ל-30 קילוראדים, ואסוציאציות-על עומדות בכמה סדרי גודל יותר, והפעילות המטבולית שלהם כמעט ואינה נחלשת.

כמויות שוות של הביומסה המרוכזת של המיקרואורגניזמים הנ"ל ו-10 מ"ל של תמיסה של מלח צזיום-137 במים מזוקקים הונחו בקובטות זכוכית. פעילות הגמא הראשונית של התמיסה הייתה 20,000 בק. בכמה קובטות נוספו בנוסף מלחים של יסודות הקורט החיוניים Ca, K ו-Na. הקובטות הסגורות נשמרו ב-20 מעלות צלזיוס ופעילות הגמא שלהן נמדדה כל שבעה ימים באמצעות גלאי בעל דיוק גבוה.

במשך מאה ימים של הניסוי בתא בקרה שלא הכיל מיקרואורגניזמים, הפעילות של צזיום-137 ירדה ב-0.6%. בקובטה המכילה בנוסף מלח אשלגן - ב-1%. הפעילות ירדה הכי מהר בקובטה המכילה בנוסף את מלח הסידן. כאן, פעילות הגמא ירדה ב-24%, שזה שווה ערך להפחתה של פי 12 במחצית החיים של צסיום!

המחברים שיערו כי כתוצאה מהפעילות החיונית של מיקרואורגניזמים ¹³⁷Cs מומר ל ¹³⁸Ba הוא אנלוג ביוכימי של אשלגן. אם יש מעט אשלגן בתווך התזונתי, אזי ההפיכה של צסיום לבריום מתרחשת בקצב מואץ; אם יש הרבה, אז תהליך ההמרה נחסם. תפקיד הסידן פשוט. בשל נוכחותה במדיום התזונתי, אוכלוסיית המיקרואורגניזמים גדלה במהירות ולכן צורכת יותר אשלגן או האנלוג הביוכימי שלו - בריום, כלומר, היא דוחפת את הפיכתו של צזיום לבריום.

מה לגבי יכולת שחזור?

שאלת יכולת השחזור של הניסויים שתוארו לעיל דורשת הבהרה מסוימת. הכור E-Cat, שובה לב בפשטותו, משוכפל על ידי מאות, אם לא אלפי, ממציאים נלהבים ברחבי העולם.יש אפילו פורומים מיוחדים באינטרנט שבהם "משכפלים" מחליפים חוויות ומדגימים את הישגיהם. הממציא הרוסי אלכסנדר ג'ורג'יביץ' פרקהומוב עשה התקדמות מסוימת בכיוון זה. הוא הצליח לבנות מחולל חום הפועל על תערובת של אבקת ניקל וליתיום אלומיניום הידריד, המספקת כמות עודפת של אנרגיה (AG Parkhomov, Test results of a new version of the analoge of the high temperature generator Rossi. "Journal של כיוונים מתעוררים של המדע", 2015, 8, 34–39) … עם זאת, בניגוד לניסויים של רוסי, לא נמצאו עיוותים בהרכב האיזוטופי בדלק הבוזק.

ניסויים על פיצוץ חשמלי של חוטי טונגסטן, כמו גם על האצת לייזר של ריקבון של יסודות רדיואקטיביים, הם הרבה יותר מסובכים מנקודת מבט טכנית וניתן לשחזר אותם רק במעבדות מדעיות רציניות. בהקשר זה, שאלת יכולת השחזור של ניסוי מוחלפת בשאלת חזרתו. עבור ניסויים על תגובות גרעיניות באנרגיה נמוכה, מצב אופייני הוא כאשר, בתנאי ניסוי זהים, ההשפעה קיימת או לא. העובדה היא שלא ניתן לשלוט בכל הפרמטרים של התהליך, כולל, ככל הנראה, העיקרי, שעדיין לא זוהה. החיפוש אחר המצבים הנדרשים כמעט עיוור ואורך חודשים רבים ואף שנים. הניסויים נאלצו לשנות את הדיאגרמה הסכמטית של ההגדרה יותר מפעם אחת בתהליך של חיפוש אחר פרמטר בקרה - ה"כפתור" שצריך "לסובב" על מנת להשיג חזרה מספקת. כרגע יכולת החזרה בניסויים שתוארו לעיל היא כ-30%, כלומר מתקבלת תוצאה חיובית בכל ניסוי שלישי. זה הרבה או מעט, לקורא לשפוט. דבר אחד ברור: ללא יצירת מודל תיאורטי הולם של התופעות הנחקרות, לא סביר שניתן יהיה לשפר באופן קיצוני פרמטר זה.

ניסיון פרשנות

למרות תוצאות ניסויים משכנעות המאשרות את האפשרות של טרנספורמציות גרעיניות של יסודות כימיים יציבים, כמו גם האצת ריקבון של חומרים רדיואקטיביים, המנגנונים הפיזיקליים של תהליכים אלה עדיין אינם ידועים.

התעלומה העיקרית של תגובות גרעיניות באנרגיה נמוכה היא כיצד גרעינים בעלי מטען חיובי מתגברים על כוחות דוחה כשהם מתקרבים זה לזה, מה שנקרא מחסום קולומב. זה מצריך בדרך כלל טמפרטורות במיליוני מעלות צלזיוס. ברור שלא מגיעים לטמפרטורות כאלה בניסויים הנחשבים. למרות זאת, קיימת הסתברות שאינה אפס שחלקיק שאין לו מספיק אנרגיה קינטית כדי להתגבר על כוחות הדחייה, בכל זאת יגמור ליד הגרעין וייכנס איתו לתגובה גרעינית.

השפעה זו, המכונה אפקט המנהרה, היא בעלת אופי קוונטי בלבד וקשורה קשר הדוק לעקרון אי הוודאות של הייזנברג. לפי עיקרון זה, חלקיק קוונטי (לדוגמה, גרעין של אטום) אינו יכול להיות בעל ערכים מוגדרים בדיוק של קואורדינטה ותנע בו-זמנית. מכפלת אי הוודאות (סטיות אקראיות בלתי נמנעות מהערך המדויק) של הקואורדינטה והתנע מוגבלת מלמטה בערך פרופורציונלי לקבוע h של פלאנק. אותו תוצר קובע את ההסתברות למנהור דרך מחסום פוטנציאלי: ככל שהמכפלה של אי הוודאות של הקואורדינטה והתנע של החלקיק גדול יותר, כך הסתברות זו גבוהה יותר.

בעבודותיהם של הדוקטור למדעי הפיזיקה והמתמטיקה, פרופסור ולדימיר איבנוביץ' מנקו ומחברים משותפים, הוכח שבמצבים מסוימים של חלקיק קוונטי (מה שנקרא מצבי מתאם קוהרנטיים), תוצר אי הוודאות יכול לעלות על קבוע פלאנק בכמה סדרי גודל. כתוצאה מכך, עבור חלקיקים קוונטיים במצבים כאלה, ההסתברות להתגבר על מחסום קולומב תגדל (V. V. Dodonov, V. I.מנקו, אינוריאנטים ואבולוציה של מערכות קוונטיות לא נייחות. "הליכים של FIAN". מוסקבה: נאוקה, 1987, v. 183, p. 286).

אם מספר גרעינים של יסודות כימיים שונים מוצאים את עצמם במצב מתאם קוהרנטי בו-זמנית, אז במקרה זה עשוי להתרחש תהליך קולקטיבי מסוים, שיוביל לחלוקה מחדש של פרוטונים וניוטרונים ביניהם. ההסתברות לתהליך כזה תהיה גדולה יותר, ככל שההפרש בין האנרגיות של המצב ההתחלתי והסופי של אנסמבל של גרעינים קטן יותר. נסיבות אלו הן, ככל הנראה, שקובעות את מיקום הביניים של תגובות גרעיניות באנרגיה נמוכה בין תגובות גרעיניות כימיות לתגובות גרעיניות "רגילות".

כיצד נוצרים מצבים מתואמים קוהרנטיים? מה גורם לגרעינים להתאחד בהרכבים ולהחליף גרעינים? אילו ליבות יכולות ואילו לא יכולות להשתתף בתהליך זה? אין עדיין תשובות לשאלות הללו ולשאלות רבות אחרות. תיאורטיקנים עושים רק את הצעדים הראשונים לקראת פתרון הבעיה המעניינת ביותר הזו.

לכן, בשלב זה, התפקיד העיקרי בחקר תגובות גרעיניות בעלות אנרגיה נמוכה צריך להיות שייך לנסיינים ולממציאים. יש צורך במחקרים ניסויים ותיאורטיים מערכתיים של התופעה המדהימה הזו, ניתוח מקיף של הנתונים שהתקבלו ודיון מומחה רחב.

הבנה ושליטה במנגנונים של תגובות גרעיניות באנרגיה נמוכה יסייעו לנו בפתרון מגוון בעיות יישומיות - יצירת תחנות כוח אוטונומיות זולות, טכנולוגיות יעילות במיוחד לטיהור פסולת גרעינית והפיכת יסודות כימיים.