Холодный синтез — это мечта, над исполнением которой некоторые учёные трудятся уже несколько десятилетий. И которую, в то же время, многие из них вполне серьёзно считают дурацкой затеей. Но если это и вправду никчёмная и бесперспективная идея, то почему люди всё равно пытаются её реализовать? Да просто потому, что если всё получится, наша цивилизация получит доступ к практически неограниченному количеству чистой энергии!
Но прежде чем углубляться в суть вопроса, давайте вспомним, что такое ядерный синтез.
Как получить холодный синтез?
Если говорить очень упрощённо, реакция ядерного синтеза происходит так: два атома сталкиваются и сливаются. При этом высвобождается огромное количество энергии. Трудность здесь заключается в том, что нужно сблизить два ядра достаточно близко, чтобы произошло это слияние. Протоны и нейтроны окружены облаком электронов. И когда атомы находятся слишком близко, эти отрицательно заряженные электронные облака просто начинают отталкивать друг друга.
Это явление известно как кулоновский барьер. И чтобы преодолеть его, требуется огромное количество энергии. Тем не менее, если температура достаточно высока для того, чтобы ядра приблизились достаточно близко друг к другу, сильное ядерное взаимодействие компенсирует электростатическое отталкивание. И теперь атомы могут слиться. Да, сильное ядерное взаимодействие сильнее. В 137 раз сильнее, чем электромагнетизм!
Теперь пришло время уточнить, что «холодный синтез» не является, на самом деле, холодным. В том смысле, что он происходит не при отрицательных температурах. Этот термин означает лишь, что он должен происходить при гораздо более низких температурах, чем происходит в природе. Например, в ядре Солнца.
Возможность осуществления синтеза при относительно низких температурах позволяет использовать для его инициации гораздо меньшее количество энергии. Что делает такой источник энергии очень эффективным.
Учёные уже научились осуществлять горячий ядерный синтез, нагревая атомы или используя лазеры. Но для этого, как правило, используется больше энергии, чем получается на выходе. И смысла в таких источниках энергии нет. Однако работы по этой теме не прекращаются.
Несколько реализованных идей
Ниже мы перечислим современные подходы к холодному синтезу.
-
Мюон-катализируемый синтез
Учёные придумали уже несколько типов холодного синтеза, которые действительно работают. И это делает холодный синтез реальностью с точки зрения его осуществимости.
Ключом к первому подходу в этой проблеме являются мюоны.
Дело тут обстоит так: поскольку электроны очень лёгкие, они вращаются вокруг ядра атома достаточно далеко, на расстоянии, которое немного больше, чем необходимое для того, чтобы произошёл синтез. Но мюоны намного тяжелее электронов. И если их поместить на место последних, они будут вращаться гораздо ближе к ядру, сливаясь с атомами гораздо проще и быстрее.
Такой способ ядерного синтеза — это реальность. И учёные осуществляли его уже неоднократно. И даже при комнатной температуре.
Но, к сожалению, мюоны очень нестабильны. И часто распадаются ещё до начала процесса холодного синтеза, в котором они участвуют.
Нестабильность мюонов приводит к тому, что процесс их создания в ускорителях частиц потребляет намного больше энергии, чем количество, которое возникает при их последующем использовании. Это обстоятельство делает весь этот процесс бессмысленным.
-
Дейтерий + Титан
Дейтерий представляет собой тяжёлый изотоп водорода (водород с одним нейтроном и одним протоном в ядре). И его можно использовать для бомбардировки и осаждения на поверхность металла, такого как титан.
Когда кристаллическая решётка металла оказывается заполнена, часть дейтерия начинает вступать в реакцию синтеза. Этот процесс называется синтезом твёрдого тела. И его используют для производства нейтронов в лаборатории. Металл помогает уменьшить кулоновский барьер и облегчает процесс синтеза.
Однако в этом случае скорость синтеза крайне низка. А количество вводимой энергии значительно превышает количество получаемой на выходе.
-
Дейтерий + Палладий
Металл, в котором протекает реакция синтеза, не обязательно должен быть титаном. На самом деле учёные считают, что, возможно, другие типы металлов будут иметь ещё более низкий кулоновский барьер.
У исследователей Мартина Флейшманна и Стэнли Понса однажды возникла подобная идея. И они выбрали палладий в качестве металла-катализатора.
И это сработало! Исследователи сообщили всему миру о производстве избыточного тепла. И даже некоторых побочных продуктов синтеза!
К сожалению, ни одна другая лаборатория не смогла воспроизвести этот эксперимент. И это погасило бушующее пламя сенсации – холодного синтеза с положительным выходом энергии. Никто так и не смог объяснить, почему один раз это сработало, а в другие – нет.
Отбросьте глупые амбиции!
После стольких лет неудачных исследований холодный синтез начал приобретать плохую репутацию. Как для себя, так и для всех, кто им занимался. Это направление исследований стали рассматривать как лженауку. Как что-то, что никогда не может быть достигнуто. Что-то, что никогда не будет надёжным источником энергии.
Это создало своеобразную репутационную ловушку. Которая привела к застою в этой области и всеобщему преследованию её сторонников.
В попытке немного «почистить ауру» и сделать название более привлекательным, исследователи стали называть холодный синтез «низкоэнергетическими ядерными реакциями». Но прорыва после этого так и не последовало.
В последнее время стали появляться сообщения, что некоторые неровности на поверхности металла ответственны за появление горячих точек ядерной активности. И что именно в этом причина несоответствия проводимых экспериментов. Просто у некоторых металлов есть такие неровности, а у других их нет.
Опять же, это утверждение, которое никто не смог проверить.
Новые горизонты
Перспектива превращения научной фантастики в науку всегда завораживает. Вспомните: такие вещи, как клонирование, космический туризм и карманные компьютеры, были лишь мечтами 20-25 лет назад.
А сегодня они стали обыденной реальностью.
Холодный синтез, если он всё же появится в нашей жизни, несомненно изменит планету Земля. Он обязательно поднимет человечество на новые высоты!
Нам остаётся только подождать. И мы увидим, что там будет, в этом светлом и прекрасном будущем!