Reazioni nucleari nelle lampadine e nei batteri

2024 Autore: Seth Attwood | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-16 16:08

La scienza ha i suoi argomenti proibiti, i suoi tabù. Oggi, pochi scienziati osano studiare i biocampi, le dosi ultra basse, la struttura dell'acqua …

Le zone sono difficili, nuvolose, difficili da cedere. È facile perdere la tua reputazione qui, essendo conosciuto come uno pseudo-scienziato, e non c'è bisogno di parlare di ricevere una borsa di studio. Nella scienza è impossibile e pericoloso andare oltre i concetti generalmente accettati, invadere i dogmi. Ma sono gli sforzi di temerari pronti a essere diversi da tutti gli altri che a volte aprono nuove strade nella conoscenza.

Abbiamo osservato più di una volta come, man mano che la scienza si sviluppa, i dogmi iniziano a vacillare e gradualmente acquisiscono lo status di conoscenza incompleta e preliminare. Quindi, e più di una volta, è stato in biologia. Questo era il caso della fisica. Vediamo la stessa cosa in chimica. Sotto i nostri occhi, la verità del libro di testo "la composizione e le proprietà di una sostanza non dipendono dai metodi della sua produzione" è crollata sotto l'assalto delle nanotecnologie. Si è scoperto che una sostanza in una nanoforma può cambiare radicalmente le sue proprietà - ad esempio, l'oro cesserà di essere un metallo nobile.

Oggi possiamo affermare che esiste un discreto numero di esperimenti, i cui risultati non possono essere spiegati dal punto di vista delle opinioni generalmente accettate. E il compito della scienza non è respingerli, ma scavare e cercare di arrivare alla verità. La posizione “questo non può essere, perché non potrà mai essere” è conveniente, certo, ma non può spiegare nulla. Inoltre, esperimenti incomprensibili e inspiegabili possono essere forieri di scoperte scientifiche, come è già successo. Uno di questi temi caldi in senso letterale e figurato sono le cosiddette reazioni nucleari a bassa energia, che oggi si chiamano LENR - Low-Energy Nuclear Reaction.

Abbiamo chiesto un dottore in scienze fisiche e matematiche Stepan Nikolaevich Andreevdell'Istituto di Fisica Generale. AM Prokhorov RAS per informarci sull'essenza del problema e su alcuni esperimenti scientifici condotti in laboratori russi e occidentali e pubblicati su riviste scientifiche. Esperimenti, i cui risultati non possiamo ancora spiegare.

Reattore "E-Сat" Andrea Rossi

A metà ottobre 2014, la comunità scientifica mondiale è stata entusiasta della notizia: un rapporto è stato rilasciato da Giuseppe Levi, professore di fisica all'Università di Bologna, e coautori sui risultati dei test del reattore E-Сat, creato da l'inventore italiano Andrea Rossi.

Ricordiamo che nel 2011 A. Rossi ha presentato al pubblico l'installazione alla quale ha lavorato per molti anni in collaborazione con il fisico Sergio Fokardi. Il reattore, chiamato "E-Сat" (abbreviazione di Energy Catalizer), stava producendo una quantità anormale di energia. E-Сat è stato testato da diversi gruppi di ricercatori negli ultimi quattro anni mentre la comunità scientifica spingeva per la revisione tra pari.

Il test più lungo e dettagliato, che registra tutti i parametri necessari del processo, è stato eseguito nel marzo 2014 dal gruppo di Giuseppe Levi, che comprendeva esperti indipendenti come Evelyn Foski, fisico teorico dell'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare di Bologna, professore di fisica Hanno Essen del Royal Institute of Technology di Stoccolma e, tra l'altro, l'ex presidente della Swedish Society of Skeptics, nonché i fisici svedesi Bo Hoystad, Roland Petersson, Lars Tegner dell'Università di Uppsala. Gli esperti hanno confermato che il dispositivo (Fig. 1), in cui un grammo di carburante è stato riscaldato a una temperatura di circa 1400 ° C utilizzando l'elettricità, ha prodotto una quantità anormale di calore (AMS Acta, 2014, doi: 10.6092 / unibo / amsacta / 4084).

Riso. uno. Il reattore E-Cat di Andrea Rossi al lavoro. L'inventore non rivela come funziona il reattore. Tuttavia, è noto che all'interno del tubo ceramico sono posti una carica di combustibile, elementi riscaldanti e una termocoppia. La superficie del tubo è nervata per una migliore dissipazione del calore.

Il reattore era un tubo ceramico lungo 20 cm e del diametro di 2 cm All'interno del reattore erano posizionati una carica di combustibile, elementi riscaldanti e una termocoppia, il cui segnale veniva inviato all'unità di controllo del riscaldamento. L'energia è stata fornita al reattore da una rete elettrica con una tensione di 380 volt attraverso tre fili resistenti al calore, che sono stati riscaldati arroventati durante il funzionamento del reattore. Il combustibile era costituito principalmente da polvere di nichel (90%) e litio alluminio idruro LiAlH₄(10%). Quando riscaldato, l'idruro di litio e alluminio si decomponeva e rilasciava idrogeno, che poteva essere assorbito dal nichel ed entrare in una reazione esotermica con esso.

Il rapporto affermava che il calore totale generato dal dispositivo in 32 giorni di funzionamento continuo era di circa 6 GJ. Stime elementari mostrano che il contenuto energetico di una polvere è più di mille volte superiore a quello, ad esempio, della benzina!

Come risultato di attente analisi della composizione elementare e isotopica, gli esperti hanno stabilito in modo affidabile che nel combustibile esaurito sono comparsi cambiamenti nei rapporti degli isotopi di litio e nichel. Se il contenuto di isotopi di litio nel combustibile iniziale coincideva con quello naturale: ⁶Li - 7,5%, ⁷Li - 92,5%, quindi il contenuto nel combustibile esaurito è ⁶Li è aumentato al 92% e il contenuto ⁷Li è sceso all'8%. Le distorsioni della composizione isotopica del nichel erano ugualmente forti. Ad esempio, il contenuto dell'isotopo nichel ⁶²Ni nella "cenere" era del 99%, sebbene fosse solo il 4% nel carburante iniziale. I cambiamenti rilevati nella composizione isotopica e il rilascio di calore anomalo indicavano che nel reattore potrebbero aver avuto luogo processi nucleari. Tuttavia, non sono stati registrati segni di aumento della radioattività caratteristica delle reazioni nucleari né durante il funzionamento del dispositivo né dopo l'arresto.

I processi in atto nel reattore non potevano essere reazioni di fissione nucleare, poiché il combustibile era costituito da sostanze stabili. Sono escluse anche reazioni di fusione nucleare, perché dal punto di vista della moderna fisica nucleare, la temperatura di 1400°C è trascurabile per vincere le forze di repulsione coulombiana dei nuclei. Ecco perché l'uso del termine clamoroso "fusione fredda" per tali processi è un errore fuorviante.

Probabilmente, qui siamo di fronte a manifestazioni di un nuovo tipo di reazioni, in cui avvengono trasformazioni collettive a bassa energia dei nuclei degli elementi che compongono il combustibile. Si stima che le energie di tali reazioni siano dell'ordine di 1-10 keV per nucleone, cioè occupino una posizione intermedia tra le reazioni nucleari “ordinarie” ad alta energia (energie superiori a 1 MeV per nucleone) e le reazioni chimiche (energie dell'ordine di 1 eV per atomo).

Finora, nessuno può spiegare in modo soddisfacente il fenomeno descritto e le ipotesi avanzate da molti autori non resistono alle critiche. Per stabilire i meccanismi fisici del nuovo fenomeno, è necessario studiare attentamente le possibili manifestazioni di tali reazioni nucleari a bassa energia in vari contesti sperimentali e generalizzare i dati ottenuti. Inoltre, negli anni si è accumulata una quantità significativa di tali fatti inspiegabili. Eccone solo alcuni.

Esplosione elettrica di un filo di tungsteno - inizi del XX secolo

Nel 1922, i dipendenti del Laboratorio chimico dell'Università di Chicago Clarence Irion e Gerald Wendt pubblicarono un articolo sullo studio dell'esplosione elettrica di un filo di tungsteno nel vuoto (GL Wendt, CE Irion, Experimental Attempts to Decompose Tungsten at High Temperatures. Journal of American Chemical Society, 1922, 44, 1887-1894; Traduzione russa: tentativi sperimentali di scindere il tungsteno ad alte temperature).

Non c'è niente di esotico in un'esplosione elettrica. Questo fenomeno è stato scoperto né più né meno alla fine del XVIII secolo, ma nella vita di tutti i giorni lo osserviamo costantemente, quando, durante un cortocircuito, le lampadine si bruciano (lampadine a incandescenza, ovviamente). Cosa succede in un'esplosione elettrica? Se la forza della corrente che scorre attraverso il filo metallico è grande, il metallo inizia a fondersi ed evaporare. Il plasma si forma vicino alla superficie del filo. Il riscaldamento avviene in modo non uniforme: "punti caldi" compaiono in punti casuali del filo, in cui viene rilasciato più calore, la temperatura raggiunge valori di picco e si verifica una distruzione esplosiva del materiale.

La cosa più sorprendente di questa storia è che gli scienziati originariamente si aspettavano di rilevare sperimentalmente la decomposizione del tungsteno in elementi chimici più leggeri. Nella loro intenzione, Irion e Wendt si sono basati sui seguenti fatti già noti all'epoca.

Innanzitutto, nello spettro visibile della radiazione solare e di altre stelle, non ci sono righe ottiche caratteristiche appartenenti a elementi chimici pesanti. In secondo luogo, la temperatura della superficie del sole è di circa 6.000 ° C. Pertanto, hanno ragionato, atomi di elementi pesanti non possono esistere a tali temperature. Terzo, quando un banco di condensatori viene scaricato su un filo metallico, la temperatura del plasma formato durante un'esplosione elettrica può raggiungere i 20.000 ° C.

Sulla base di ciò, gli scienziati americani hanno suggerito che se una forte corrente elettrica viene fatta passare attraverso un filo sottile fatto di un elemento chimico pesante, come il tungsteno, e riscaldato a temperature paragonabili alla temperatura del Sole, allora i nuclei di tungsteno si troveranno in un stato instabile e si decompongono in elementi più leggeri. Hanno preparato con cura ed eseguito brillantemente l'esperimento, usando mezzi molto semplici.

L'esplosione elettrica di un filo di tungsteno è stata effettuata in un pallone sferico di vetro (Fig. 2), chiudendo su di esso un condensatore con una capacità di 0,1 microfarad, caricato a una tensione di 35 kilovolt. Il filo era posizionato tra due elettrodi di tungsteno di fissaggio saldati nel pallone da due lati opposti. Inoltre, il pallone aveva un ulteriore elettrodo "spettrale", che serviva ad accendere una scarica di plasma nel gas formatosi dopo l'esplosione elettrica.

Riso. 2. Schema della camera esplosiva a scarica di Irion e Wendt (esperimento del 1922)

Alcuni importanti dettagli tecnici dell'esperimento dovrebbero essere annotati. Durante la sua preparazione, il pallone è stato posto in un forno, dove è stato riscaldato continuamente a 300 ° C per 15 ore, e durante questo tempo è stato evacuato il gas da esso. Insieme al riscaldamento del pallone, è stata fatta passare una corrente elettrica attraverso il filo di tungsteno, riscaldandolo a una temperatura di 2000 ° C. Dopo il degasaggio, un tubo di vetro che collega il pallone con una pompa a mercurio è stato fuso con un bruciatore e sigillato. Gli autori del lavoro hanno affermato che le misure adottate hanno permesso di mantenere una pressione estremamente bassa di gas residui nel pallone per 12 ore. Pertanto, quando è stata applicata una tensione ad alta tensione di 50 kilovolt, non si è verificata alcuna rottura tra gli elettrodi "spettrali" e di fissaggio.

Irion e Wendt eseguirono ventuno esperimenti di esplosione elettrica. Come risultato di ogni esperimento, circa 10¹⁹ particelle di un gas sconosciuto. L'analisi spettrale ha mostrato che conteneva una linea caratteristica di elio-4. Gli autori hanno suggerito che l'elio si forma come risultato del decadimento alfa del tungsteno, indotto da un'esplosione elettrica. Ricordiamo che le particelle alfa che compaiono nel processo di decadimento alfa sono i nuclei di un atomo ⁴Lui.

La pubblicazione di Irion e Wendt causò una grande risonanza nella comunità scientifica dell'epoca. Lo stesso Rutherford ha attirato l'attenzione su questo lavoro. Ha espresso profondi dubbi sul fatto che la tensione utilizzata nell'esperimento (35 kV) fosse sufficientemente alta da consentire agli elettroni di indurre reazioni nucleari nel metallo. Volendo controllare i risultati degli scienziati americani, Rutherford effettuò il suo esperimento: irradiò un bersaglio di tungsteno con un raggio di elettroni con un'energia di 100 keV. Rutherford non ha trovato alcuna traccia di reazioni nucleari nel tungsteno, di cui ha fatto un rapporto piuttosto acuto sulla rivista Nature. La comunità scientifica si schierò dalla parte di Rutherford, il lavoro di Irion e Wendt fu riconosciuto come errato e dimenticato per molti anni.

Esplosione elettrica di un filo di tungsteno: 90 anni dopo

Solo 90 anni dopo, un gruppo di ricerca russo guidato da Leonid Irbekovich Urutskoyev, dottore in scienze fisiche e matematiche, riprese la ripetizione degli esperimenti di Irion e Wendt. Gli esperimenti, dotati di moderne apparecchiature sperimentali e diagnostiche, sono stati condotti presso il leggendario Sukhumi Physics and Technology Institute in Abkhazia. I fisici hanno chiamato il loro atteggiamento "HELIOS" in onore dell'idea guida di Irion e Wendt (Fig. 3). Una camera di esplosione al quarzo si trova nella parte superiore dell'installazione ed è collegata a un sistema del vuoto: una pompa turbomolecolare (di colore blu). Quattro cavi neri conducono alla camera di scoppio dallo scaricatore del banco di condensatori con una capacità di 0,1 microfarad, che si trova a sinistra dell'installazione. Per un'esplosione elettrica, la batteria è stata caricata fino a 35-40 kilovolt. L'attrezzatura diagnostica utilizzata negli esperimenti (non mostrata nella figura) ha permesso di studiare la composizione spettrale del bagliore di plasma, che si è formato durante l'esplosione elettrica del filo, nonché la composizione chimica ed elementare dei prodotti di il suo decadimento.

Riso. 3. Ecco come si presenta l'installazione HELIOS, in cui il gruppo di L. I. Urutskoyev ha studiato l'esplosione di un filo di tungsteno nel vuoto (esperimento del 2012)

Gli esperimenti del gruppo di Urutskoyev hanno confermato la conclusione principale del lavoro di novant'anni fa. Infatti, a seguito dell'esplosione elettrica del tungsteno, si è formata una quantità eccessiva di atomi di elio-4 (circa 10¹⁶ particelle). Se il filo di tungsteno veniva sostituito da uno di ferro, l'elio non si formava. Si noti che negli esperimenti sul dispositivo HELIOS, i ricercatori hanno registrato mille volte meno atomi di elio rispetto agli esperimenti di Irion e Wendt, sebbene l'"ingresso di energia" nel filo fosse approssimativamente lo stesso. Resta da vedere quale sia il motivo di questa differenza.

Durante l'esplosione elettrica, il materiale del filo è stato spruzzato sulla superficie interna della camera di esplosione. L'analisi spettrometrica di massa ha mostrato che l'isotopo di tungsteno-180 era carente di questi residui solidi, sebbene la sua concentrazione nel filo originale corrispondesse a quella naturale. Questo fatto può anche indicare un possibile decadimento alfa del tungsteno o un altro processo nucleare durante l'esplosione elettrica di un filo (L. I. Urutskoev, A. A. Rukhadze, D. V. Filippov, A. O. Biryukov, ecc. Studio della composizione spettrale della radiazione ottica nell'esplosione elettrica di un filo di tungsteno "Brief Communications on Physics FIAN", 2012, 7, 13-18).

Accelerare il decadimento alfa con un laser

Le reazioni nucleari a bassa energia includono alcuni processi che accelerano le trasformazioni nucleari spontanee di elementi radioattivi. Risultati interessanti in questo campo sono stati ottenuti presso l'Istituto di Fisica Generale. A. M. Prokhorov RAS nel laboratorio diretto da Georgy Airatovich Shafeev, dottore in scienze fisiche e matematiche. Gli scienziati hanno scoperto un effetto sorprendente: il decadimento alfa dell'uranio-238 è stato accelerato dalla radiazione laser con un'intensità di picco relativamente bassa 10¹²–10¹³ L/cm² (AV Simakin, GA Shafeev, Influenza dell'irradiazione laser di nanoparticelle in soluzioni acquose di sale di uranio sull'attività dei nuclidi. "Quantum Electronics", 2011, 41, 7, 614–618).

Riso. 4. Micrografia di nanoparticelle d'oro ottenute mediante irradiazione laser di un bersaglio d'oro in una soluzione acquosa di sale di cesio-137 (esperimento del 2011)

Ecco come appariva l'esperimento. In una cuvetta con una soluzione acquosa di sale di uranio UO₂Cl₂ Con una concentrazione di 5-35 mg / ml, è stato posizionato un bersaglio d'oro, che è stato irradiato con impulsi laser con una lunghezza d'onda di 532 nanometri, durata di 150 picosecondi e una velocità di ripetizione di 1 kilohertz per un'ora. In tali condizioni, la superficie del bersaglio si scioglie parzialmente e il liquido a contatto con essa bolle istantaneamente. La pressione del vapore spruzza goccioline d'oro di dimensioni nanometriche dalla superficie del bersaglio nel liquido circostante, dove si raffreddano e si trasformano in nanoparticelle solide con una dimensione caratteristica di 10 nanometri. Questo processo è chiamato ablazione laser in liquido ed è ampiamente utilizzato quando è necessario preparare soluzioni colloidali di nanoparticelle di vari metalli.

Negli esperimenti di Shafeev, 10¹⁵ nanoparticelle d'oro in 1 cm³ soluzione. Le proprietà ottiche di tali nanoparticelle sono radicalmente diverse dalle proprietà di una massiccia lamina d'oro: non riflettono la luce, ma la assorbono e il campo elettromagnetico di un'onda luminosa vicino alle nanoparticelle può essere amplificato di un fattore di 100-10.000 e raggiungere valori intraatomici!

I nuclei dell'uranio e dei suoi prodotti di decadimento (torio, protattinio), che si trovavano vicino a queste nanoparticelle, sono stati esposti a campi elettromagnetici laser amplificati in modo moltiplicato. Di conseguenza, la loro radioattività è cambiata notevolmente. In particolare, l'attività gamma del torio-234 è raddoppiata. (L'attività gamma dei campioni prima e dopo l'irradiazione laser è stata misurata con uno spettrometro gamma a semiconduttore.) Poiché il torio-234 deriva dal decadimento alfa dell'uranio-238, un aumento della sua attività gamma indica un decadimento alfa accelerato di questo isotopo dell'uranio. Si noti che l'attività gamma dell'uranio-235 non è aumentata.

Gli scienziati di GPI RAS hanno scoperto che la radiazione laser può accelerare non solo il decadimento alfa, ma anche il decadimento beta di un isotopo radioattivo ¹³⁷Il Cs è uno dei principali componenti delle emissioni radioattive e dei rifiuti. Nei loro esperimenti, hanno utilizzato un laser a vapore di rame verde operante in modalità a impulsi ripetitivi con una durata dell'impulso di 15 nanosecondi, una frequenza di ripetizione dell'impulso di 15 kilohertz e un'intensità di picco di 10⁹ L/cm²… La radiazione laser ha agito su un bersaglio d'oro posto in una cuvetta con una soluzione acquosa di sale ¹³⁷Cs, il cui contenuto in una soluzione con un volume di 2 ml era di circa 20 picogrammi.

Dopo due ore di irradiazione target, i ricercatori hanno registrato che una soluzione colloidale con nanoparticelle d'oro da 30 nm si è formata nella cuvetta (Fig. 4) e l'attività gamma del cesio-137 (e, quindi, la sua concentrazione nella soluzione) è diminuita di 75%. L'emivita del cesio-137 è di circa 30 anni. Ciò significa che una tale diminuzione dell'attività, ottenuta in un esperimento di due ore, dovrebbe verificarsi in condizioni naturali in circa 60 anni. Dividendo 60 anni per due ore, troviamo che il tasso di decadimento è aumentato di circa 260.000 volte durante l'esposizione al laser. Un aumento così gigantesco del tasso di decadimento beta avrebbe dovuto trasformare una cuvetta con una soluzione di cesio in una potente fonte di radiazioni gamma che accompagna il consueto decadimento beta del cesio-137. Tuttavia, in realtà ciò non accade. Le misurazioni delle radiazioni hanno mostrato che l'attività gamma della soluzione salina non aumenta (E. V. Barmina, A. V. Simakin, G. A. Shafeev, decadimento del cesio-137 indotto dal laser. Quantum Electronics, 2014, 44, 8, 791–792).

Questo fatto suggerisce che sotto l'azione del laser il decadimento del cesio-137 non procede secondo lo scenario più probabile (94,6%) in condizioni normali con l'emissione di un quanto gamma con un'energia di 662 keV, ma in modo diverso - non radiativo. Questo è, presumibilmente, decadimento beta diretto con la formazione di un nucleo di un isotopo stabile ¹³⁷Ba, che in condizioni normali si realizza solo nel 5,4% dei casi.

Non è ancora chiaro perché una tale ridistribuzione delle probabilità avvenga nella reazione di decadimento beta del cesio. Tuttavia, esistono altri studi indipendenti che confermano che la disattivazione accelerata del cesio-137 è possibile anche nei sistemi viventi.

A proposito: reattore nucleare in una cellula vivente

Reazioni nucleari a bassa energia nei sistemi viventi

Per più di vent'anni, il dottore in scienze fisiche e matematiche Alla Aleksandrovna Kornilova è stato impegnato nella ricerca di reazioni nucleari a bassa energia in oggetti biologici presso la Facoltà di fisica dell'Università statale di Mosca. MV Lomonosov. Gli oggetti dei primi esperimenti erano colture di batteri Bacillus subtilis, Escherichia coli, Deinococcus radiodurans. Sono stati posti in un mezzo nutritivo impoverito di ferro ma contenente il sale di manganese MnSO₄e acqua pesante D₂O. Gli esperimenti hanno dimostrato che questo sistema ha prodotto un isotopo carente di ferro - ⁵⁷Fe (Vysotskii V. I., Kornilova A. A., Samoylenko I. I., Scoperta sperimentale del fenomeno della trasmutazione nucleare a bassa energia degli isotopi (Mn⁵⁵a Fe⁵⁷) in colture biologiche in crescita, Atti della 6a Conferenza Internazionale sulla Fusione Fredda, 1996, Giappone, 2, 687–693).

Secondo gli autori dello studio, l'isotopo ⁵⁷Fe è apparso nelle cellule batteriche in crescita come risultato della reazione ⁵⁵Mn + d = ⁵⁷Fe (d è il nucleo di un atomo di deuterio, costituito da un protone e un neutrone). Un argomento preciso a favore dell'ipotesi proposta è il fatto che se l'acqua pesante viene sostituita da acqua leggera o sale di manganese viene escluso dalla composizione del mezzo nutritivo, allora l'isotopo ⁵⁷I batteri Fe non si sono accumulati.

Dopo essersi accertata che le trasformazioni nucleari di elementi chimici stabili sono possibili nelle colture microbiologiche, AA Kornilova ha applicato il suo metodo alla disattivazione degli isotopi radioattivi a lunga vita (Vysotskii VI, Kornilova AA, Trasmutazione di isotopi stabili e disattivazione di scorie radioattive in sistemi biologici in crescita Annali dell'energia nucleare, 2013, 62, 626-633). Questa volta, Kornilova ha lavorato non con monocolture di batteri, ma con la superassociazione di vari tipi di microrganismi per aumentare la loro sopravvivenza in ambienti aggressivi. Ogni gruppo di questa comunità è adattato al massimo alla vita comune, alla mutua assistenza collettiva e alla mutua protezione. Di conseguenza, la superassociazione si adatta bene a una varietà di condizioni ambientali, inclusa l'aumento delle radiazioni. La tipica dose massima sopportata dalle colture microbiologiche ordinarie corrisponde a 30 kilorad e le superassociazioni resistono a diversi ordini di grandezza in più e la loro attività metabolica non è quasi indebolita.

In cuvette di vetro sono state poste uguali quantità della biomassa concentrata dei suddetti microrganismi e 10 ml di una soluzione di sale di cesio-137 in acqua distillata. L'attività gamma iniziale della soluzione era di 20.000 becquerel. In alcune cuvette sono stati aggiunti anche i sali degli oligoelementi vitali Ca, K e Na. Le cuvette chiuse sono state mantenute a 20°C e la loro attività gamma è stata misurata ogni sette giorni utilizzando un rilevatore ad alta precisione.

Per cento giorni dell'esperimento in una cella di controllo che non conteneva microrganismi, l'attività del cesio-137 è diminuita dello 0,6%. In una cuvetta contenente inoltre sale di potassio - dell'1%. L'attività è diminuita più rapidamente nella cuvetta contenente anche il sale di calcio. Qui, l'attività gamma è diminuita del 24%, il che equivale a una riduzione di 12 volte dell'emivita del cesio!

Gli autori hanno ipotizzato che a causa dell'attività vitale dei microrganismi ¹³⁷Cs viene convertito in ¹³⁸Ba è un analogo biochimico del potassio. Se c'è poco potassio nel mezzo nutritivo, la trasformazione del cesio in bario avviene a un ritmo accelerato, se ce n'è molto, il processo di trasformazione è bloccato. Il ruolo del calcio è semplice. A causa della sua presenza nel mezzo nutritivo, la popolazione di microrganismi cresce rapidamente e, quindi, consuma più potassio o il suo analogo biochimico - bario, cioè spinge la trasformazione del cesio in bario.

E la riproducibilità?

La questione della riproducibilità degli esperimenti sopra descritti richiede alcuni chiarimenti. L'E-Cat Reactor, accattivante con la sua semplicità, viene replicato da centinaia, se non migliaia, di inventori entusiasti in tutto il mondo. Esistono persino forum speciali su Internet in cui i "replicatori" si scambiano esperienze e dimostrano i loro risultati. L'inventore russo Alexander Georgievich Parkhomov ha compiuto alcuni progressi in questa direzione. Riuscì a costruire un generatore di calore funzionante su una miscela di polvere di nichel e litio alluminio idruro, che fornisce una quantità in eccesso di energia (AG Parkhomov, Risultati del test di una nuova versione dell'analogo del generatore di calore ad alta temperatura Rossi. "Journal delle direzioni emergenti della scienza", 2015, 8, 34-39) … Tuttavia, a differenza degli esperimenti di Rossi, nel combustibile esaurito non sono state riscontrate distorsioni della composizione isotopica.

Gli esperimenti sull'esplosione elettrica dei fili di tungsteno, così come sull'accelerazione laser del decadimento degli elementi radioattivi, sono molto più complicati da un punto di vista tecnico e possono essere riprodotti solo in laboratori scientifici seri. A questo proposito, la questione della riproducibilità di un esperimento è sostituita dalla questione della sua ripetibilità. Per gli esperimenti sulle reazioni nucleari a bassa energia, una situazione tipica è quando, in condizioni sperimentali identiche, l'effetto è presente o meno. Il fatto è che non è possibile controllare tutti i parametri del processo, incluso, apparentemente, quello principale, che non è stato ancora identificato. La ricerca delle modalità richieste è quasi cieca e richiede molti mesi e persino anni. Gli sperimentatori hanno dovuto modificare il diagramma schematico della configurazione più di una volta nel processo di ricerca di un parametro di controllo, la "manopola" che deve essere "ruotata" per ottenere una ripetibilità soddisfacente. Al momento, la ripetibilità negli esperimenti sopra descritti è di circa il 30%, cioè si ottiene un risultato positivo ogni tre esperimenti. È molto o poco, per il lettore di giudicare. Una cosa è chiara: senza creare un modello teorico adeguato dei fenomeni studiati, è improbabile che sarà possibile migliorare radicalmente questo parametro.

Tentativo di interpretazione

Nonostante i convincenti risultati sperimentali che confermino la possibilità di trasformazioni nucleari di elementi chimici stabili, oltre ad accelerare il decadimento delle sostanze radioattive, i meccanismi fisici di questi processi sono ancora sconosciuti.

Il mistero principale delle reazioni nucleari a bassa energia è come i nuclei carichi positivamente superino le forze repulsive quando si avvicinano l'uno all'altro, la cosiddetta barriera di Coulomb. Questo di solito richiede temperature nell'ordine di milioni di gradi Celsius. È ovvio che tali temperature non vengono raggiunte negli esperimenti considerati. Tuttavia, esiste una probabilità diversa da zero che una particella che non ha energia cinetica sufficiente per vincere le forze repulsive finisca comunque vicino al nucleo ed entri in una reazione nucleare con esso.

Questo effetto, chiamato effetto tunnel, è di natura puramente quantistica ed è strettamente correlato al principio di indeterminazione di Heisenberg. Secondo questo principio, una particella quantistica (ad esempio il nucleo di un atomo) non può avere contemporaneamente valori di coordinate e quantità di moto esattamente specificati. Il prodotto delle incertezze (inevitabili deviazioni casuali dal valore esatto) della coordinata e del momento è limitato dal basso da un valore proporzionale alla costante di Planck h. Lo stesso prodotto determina la probabilità di tunneling attraverso una potenziale barriera: maggiore è il prodotto delle incertezze della coordinata e del momento della particella, maggiore è questa probabilità.

Nei lavori del Dottore in Scienze Fisiche e Matematiche, Professor Vladimir Ivanovich Manko e coautori, viene mostrato che in certi stati di una particella quantistica (i cosiddetti stati correlati coerenti), il prodotto delle incertezze può superare la costante di Planck di diversi ordini di grandezza. Di conseguenza, per le particelle quantistiche in tali stati, aumenterà la probabilità di superare la barriera di Coulomb (V. V. Dodonov, V. I. Manko, Invarianti ed evoluzione dei sistemi quantistici non stazionari. "Atti della FIAN". Mosca: Nauka, 1987, v. 183, p. 286).

Se più nuclei di diversi elementi chimici si trovano contemporaneamente in uno stato correlato coerente, allora in questo caso può verificarsi un certo processo collettivo, che porta a una ridistribuzione di protoni e neutroni tra di loro. La probabilità di un tale processo sarà tanto maggiore quanto minore sarà la differenza tra le energie degli stati iniziale e finale di un insieme di nuclei. È questa circostanza, a quanto pare, che determina la posizione intermedia delle reazioni nucleari a bassa energia tra reazioni nucleari chimiche e "ordinarie".

Come si formano gli stati correlati coerenti? Cosa fa sì che i nuclei si uniscano in insiemi e scambino nucleoni? Quali core possono e quali non possono partecipare a questo processo? Non ci sono ancora risposte a queste e molte altre domande. I teorici stanno solo muovendo i primi passi verso la soluzione di questo problema molto interessante.

Pertanto, in questa fase, il ruolo principale nello studio delle reazioni nucleari a bassa energia dovrebbe spettare a sperimentatori e inventori. C'è bisogno di studi sperimentali e teorici sistemici su questo straordinario fenomeno, un'analisi completa dei dati ottenuti e un'ampia discussione di esperti.

Comprendere e padroneggiare i meccanismi delle reazioni nucleari a bassa energia ci aiuterà a risolvere una varietà di problemi applicati: la creazione di centrali elettriche autonome a basso costo, tecnologie altamente efficienti per la decontaminazione delle scorie nucleari e la trasformazione di elementi chimici.