Vairāk nekā trīs gadu desmitus frāze “aukstā saplūšana” ir nesusi solījumu, kā arī skandālu. 1989. gadā ķīmiķi Martins Fleišmans un Stenlijs Pons paziņoja, ka vienkāršie planšetdatoru eksperimenti ar pallādija elektrodiem smagā ūdenī, šķiet, rada vairāk siltuma, nekā ķīmija varētu izskaidrot. Ja tā ir taisnība, tas nozīmēja kodolizlusēšanu, enerģijas procesu, kas parasti prasa temperatūru, kas ir karstāka nekā saulē, var pierunāt no glāzes ūdens. Ideja solīja lētu un neierobežotu tīru enerģiju.
Tomēr mēģinājumi to atkārtot ātri neizdevās. ASV Enerģētikas departamenta departaments vēlāk tajā pašā gadā noraidīja prasības, un aukstās saplūšanas gadījums kļuva auksts.
Tomēr zinātniskā vilinājums pilnībā nepazūd. Kā Curtis Berlinguette, Britu Kolumbijas universitātes ķīmiķis un viņa līdzstrādnieki apgalvoja a 2019. gada raksts Raksturs“Aukstas saplūšanas skepse ir pamatota, taču mēs apgalvojam, ka pirms parādības var pilnībā izslēgt papildu pētījumu par attiecīgajiem apstākļiem.”
Šī grupa veica vairāku institūciju programmu, lai pārbaudītu ļoti hidrotamus metālus, kalorimetriju ekstremālos apstākļos un zemas enerģijas kodolreakcijas. Viņi neatrada pierādījumus par anomālu siltuma ražošanu, bet viņi atklāja jaunu ieskatu par to, kā metāli, piemēram, Palladium, absorbē ūdeņradi un deitēriju.
Blīvuma varoņdarbs
Ātri uz priekšu līdz 2025. gada augustam, kad Berlinguette atkal parādījās kā vecākais autors Jauns pētījums RakstursApvidū Šoreiz komanda ziņoja par “benchtop saplūšanas reaktora” veidošanu, kas izmantoja gan jonu implantāciju, gan elektroķīmisko slodzi, lai virzītu kodolreakcijas Palladium. Pētījums pārtrauca daudz, lai radītu enerģiju. Tā vietā sistēma ražoja neitronus, kas ir ekvivalenti apmēram miljardam daļu no saplūšanas jaudas, vienlaikus patērējot 15 W ieejas elektrību. Būtiski, ka tā apgalvoja, ka elektroķīmiskais process elektronu-voltu (EV) enerģijas skalā varētu izmērāmi uzlabot kodolreakcijas miljonu elektronu-voltu (MEV) skalā.
Šī saikne starp ķīmiju un kodolfiziku ir būtiska. Standarta pieejas kodola saplūšanai-Tokamak reaktoru izmantošana, piemēram, iter objektā Francijā, vai lieljaudas lāzera iekārtas, piemēram, nacionālajā aizdedzes iestādē ASV-paļaujas uz plazmas sildīšanu līdz vairāk nekā 100 miljoniem grādu C un ierobežo to ar magnētiskajiem laukiem vai inerci. Šie eksperimenti ir sasnieguši enerģijas, kas vajadzīgas saplūšanai, bet par milzīgām tehniskām izmaksām (vairāki miljardi dolāru). Turpretī metāli, piemēram, pallādijs, dabiski absorbē ūdeņraža izotopus ārkārtīgi lielā blīvumā.
Kā teikts 2025. gada rakstā: “Deuterium degvielas blīvums 1028 m-3 var viegli sasniegt cietā metāla režģī. ”
Šis blīvums ir starp to, ko sasniedz magnētiskā un inerciālā norobežošanās, bet ar daudz vienkāršākiem līdzekļiem.
Komandu motivēja arī vēsture. Fleischmann un Pons bija piedēvējuši savu lieko karstumu deitērija kodoliem, kas saplūst pallādijā. Viņu pierādījumi bija vāji: viņi ziņoja par skaidriem kodolieroču parakstiem, piemēram, neitroniem vai tritiju, līmeņos, kas atbilst saplūšanai. No otras puses, jaunā komanda jautāja: kas būtu, ja elektroķīmija varētu mainīt kodolieroču iespējamību, nevis ar karstumu, bet palielinot vietējo degvielas blīvumu un mainot apstākļus metāla režģī?
Palladium iekraušana
Jaunā komanda izstrādātā ierīce ir nosaukta par “Thunderbird reaktoru”. Tā nav spēkstacija, bet gan testa, kas paredzēta, lai pārbaudītu, vai ķīmija patiešām var vadīt kodolfiziku. Komanda skaidri izvairījās no karstuma mērīšanas, tā vietā koncentrējoties uz nepārprotamiem kodolieroču signāliem.
Thunderbird reaktors ir kompakts daļiņu paātrinātājs, kas der uz laboratorijas soliņa. Pārbaudes laikā tas apvienoja trīs elementus: plazmas vilkmes, kas ģenerēja deitērija jonus (D+), vakuuma kameru, kurā šie joni tika paātrināti pret mērķi, un elektroķīmiskā šūna, kas piestiprināta pie šī mērķa aizmugures.
Mērķis bija 300 mikrometru biezs pallādija disks. Vienā pusē plazmas apvalks, ko vadīja 30 kV spriegums, paātrināja jonus pallādijā, implantējot tos mikrometru dziļuma daļu. No otras puses, pallādijs kalpoja kā katods smagā ūdens elektrolīzē, absorbējot papildu deitērija atomus no smagā ūdens (DRādītājsO). Šī spēku kombinācija nodrošināja, ka ārkārtīgi augsta deitērija koncentrācija ienāca pallādija metāla režģī, ap 1028m-3Apvidū
Lai noteiktu saplūšanu, komandas locekļi ārpus kameras izmantoja neitronu jutīgu scintilācijas detektoru. Sarežģīta impulsa veidošanas tehnika ļāva viņiem atdalīt neitronus no fona gamma stariem ar vairāk nekā 99,9999% ticamību.
Telltale zīmes
Shematiska ilustrācija, kas parāda Thunderbird reaktora darba principu. Deutērija gāzes ieplūde ir apakšā, un elektroķīmiskā šūna ir augšpusē. Pallādija apvalks ir redzams vidū. | Fotoattēls: Nature Vol. 644, 640–645. Lpp. (2025)
Tādējādi komanda ziņoja par diviem galvenajiem rezultātiem.
Pirmkārt, vienkārši bombardējot pallādija mērķi ar deitērija joniem, radīja neitronu emisiju, kas atbilst DD saplūšanai. Pēc 30 darbības minūtēm neitronu ražošana stabilizējās aptuveni 130–140 sekundē, kas ir tālu virs fona ātruma 0,21 skaita sekundē. Datoru simulācijas apstiprināja, ka neitronu enerģijas spektrs saskaņoja DD saplūšanu.
Otrkārt, kad elektroķīmiskā šūna tika ieslēgta, lai mērķtiecīgi ielādētu papildu deitēriju, neitronu ražošana vēl vairāk palielinājās. Šis efekts bija reproducējams dažādos mērķos un ciklos.
Kopējā jaudas jauda tomēr bija niecīga. Kā autori atzina savā dokumentā, “Thunderbird reaktors rada neitronu ražu, kas līdzvērtīga tikai 10-9W ar 15 W ieejas jaudu. ”
Kultūras ietekme
Tieša nozīme ir zinātniska, nevis praktiska: eksperiments parādīja, ka ķīmiskais process (smagā ūdens elektrolīze) varētu izmērāmi ietekmēt kodolreakcijas ātrumu. Tādējādi, kontrolējot, kā deitērijs ielādējas metāla režģī, var būt veids, kā izpētīt kodolprocesus enerģijās, kas atrodas zem zvaigznēm vai reaktoriem.
Plašākai saplūšanas kopienai rezultāts ir pieeja, kas papildina tokamakus un lāzerus. Rakstā tika uzsvērts, ka “Thunderbird reaktoram ir nepieciešami vēl daudzi sasniegumi, lai sasniegtu tīro enerģijas ieguvumu”. Autoru ieteikumos ietilpst metālu izmantošana, piemēram, Niobium vai Titanium, kas var rīkot augstāku deitērija koncentrāciju, un plazmas avotu izmantošana, kas nodrošina vairāk jonu. Ir pat spekulācijas par kvantu koherences efektu vai sekundāro reakciju izmantošanu, kas saistīta ar tritiju un hēliju-3.
Bet tikpat svarīga ir kultūras ietekme. Atklāti atzīstot pagātnes neveiksmes, tomēr rūpīgi definējot jaunu ceļu, jaunā komanda ir pārveidojusi sarunu. 2019. gada rakstā Berlinguette & Co. Atzīmēts: “Atbrīvojumu atrašanai ir nepieciešams risks uzņemties, un mēs apgalvojam, ka aukstās saplūšanas pārskatīšana ir risks, kuru vērts uzņemties.” 2025. gada pētījums savukārt neapgalvoja par brīnumu, bet parādīja, ka rūpīga zinātne pretrunīgi vērtētajā apgabalā joprojām varētu dot jaunas zināšanas.
Ir arī būtiskas sekas. Palladium spēja absorbēt ūdeņraža izotopus ļoti interesē enerģijas uzkrāšanu un katalīzi. Šeit izstrādātās elektroķīmiskās ievietošanas metodes varētu palīdzēt degvielas šūnām un hidrogenēšanas ķīmijai. Kā teikts 2019. gada perspektīvā, “ūdeņraža absorbcija pallādijā ir aktīva zona, lai izpētītu, kā metāla un izšķīdušās mijiedarbība ietekmē īpašības, kas attiecas uz enerģijas uzglabāšanu, katalīzi un sensoru”.
Arī skepse joprojām ir būtiska. 1989. gada epizode parādīja pārmērīgas pieprasīšanas briesmas; Pašreizējais darbs izvairījās no šī nepilnības, ziņojot par pieticīgiem rezultātiem: neitronu skaits pieaug par 15%, kad tiek ielādēts papildu deitērijs. Neatkarīgi no tā, vai šo efektu var palielināt vai izmantot, vēl jānovērtē. Tomēr pētījums var no jauna atvērt durvis finansējumam un pētījumiem, kas tika slēgti iepriekš.
mukunth.v@thehindu.co.in
Publicēts – 2025. gada 5. septembris 06:00 IST
