В марте 1989 года на пресс-конференции в Солт-Лейк-Сити ученые Стэнли Понс из Университета Юты и Мартин Флейшманн из Саутгемптонского университета Великобритании сделали поразительное заявление. Исследователям удалось сплавить атомные ядра изотопа водорода для создания гелия - такой же процесс, который приводит в действие солнце - и они смогли сделать это при комнатной температуре, не затрачивая больше энергии, чем произвел процесс. как эта ретроспектива Wired с подробностями 2009 года.
Исследование вселило надежду на новый источник обильной энергии, который заменит ископаемое топливо и обычную ядерную энергию, как сообщалось в новостях CBS того времени. Но другие исследователи, которые пытались воспроизвести эксперименты, не смогли воспроизвести результаты или же пришли к выводу, что они были вызваны экспериментальными ошибками, согласно статье в New York Times 1989 года. «Большая часть научного сообщества больше не считает холодный синтез реальным явлением», - писал в 1999 году в журнале Scientific American профессор физики Колледжа Харви Мадда Питер Н. Саэта.
Мечта не умирает
Несмотря на это, интерес ученых к холодному синтезу никогда полностью не пропадал, и они продолжали проводить исследования в этой области. Хотя никто не смог убедительно доказать, что это можно сделать, эта работа на самом деле дала ценные знания другими способами.
Несколько лет назад, например, Google финансировал многолетнее исследование холодного синтеза, в котором участвовали исследователи из нескольких университетов и Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли. В конечном итоге исследователи опубликовали статью в журнале Nature 2019 года, в которой они рассказали, что их усилия «еще не дали никаких доказательств такого эффекта»."
«Ядерный синтез - это потенциальный источник энергии, который может обеспечить огромное количество энергии без вредных побочных продуктов», - объясняет в электронном письме Джереми Мандей, один из участников исследования Google. Он профессор электротехники и вычислительной техники Калифорнийского университета в Дэвисе. «Чтобы произошло слияние, ядра атомов, которые заряжены положительно, должны подобраться достаточно близко, чтобы слиться (соединиться) вместе. Если это происходит, высвобождается энергия. Трудность в том, что положительно заряженные ядра отталкиваются друг от друга. много ядер близко друг к другу - высокая плотность - и у них много кинетической энергии (высокая температура), эта реакция может произойти. В природе солнце питается от синтеза, но температуры и плотности, необходимые для поддержания этих реакций очень сложно на Земле Холодный синтез - это идея, что синтез может происходить при гораздо более низких температурах, что делает его возможным в качестве источника энергии на Земле.
" Очень сложно исключить феномен, что является одной из причин, по которой эти концепции так долго витают в воздухе", - добавляет Мандей. «Мы не нашли никаких доказательств холодного синтеза, но это не значит, что его не существует».
Неспециалисту может показаться, что расследование и повторное расследование в поисках доказательств холодного синтеза было бы пустой тратой времени и ресурсов. Но ученые так не считают, потому что в процессе поиска они собирают другие виды знаний и внедряют технологические инновации.
«Побочные продукты, возможно, являются одним из самых больших результатов, которые оказали наши исследования в этой области», - говорит Мандей. «Благодаря сотрудничеству с Google мы совместно опубликовали более 20 статей в влиятельных журналах, таких как Nature, Nature Materials, Nature Catalysis, различных журналах Американского химического общества и т. д., и на сегодняшний день получили два патента. В дополнение к статьям непосредственно о процессах синтеза с более низкой энергией, у нас были статьи об интересных физике материалов и оптических свойствах гидридов металлов, а также об их использовании в датчиках и катализаторах."
Проект ГЕРМЕС
В Европе многонациональная группа ученых недавно приступила к еще одному исследованию холодного синтеза, проекту HERMES, в котором будут использоваться более передовые научные методы и инструменты, разработанные в последние годы.
«Цель состоит в том, чтобы попытаться найти эксперимент, который воспроизводил бы некоторые аномальные эффекты», - говорит Пекка Пельо в электронном письме. Он координатор проекта и доцент кафедры машиностроения и материаловедения Университета Турку в Финляндии. «Мы возвращаемся к некоторым из предыдущих экспериментов. Кроме того, мы собираемся подробно изучить электрохимию систем палладий-водород и палладий-дейтерий, используя хорошо контролируемые модельные системы, такие как монокристаллы палладия. Итак, вкратце, HERMES представляет собой комбинацию фундаментальные исследования системы палладий-водород, повторение некоторых многообещающих ранних экспериментов и разработка новых подходов. Например, мы рассмотрим реакции при более высоких температурах с использованием твердых оксидов, проводящих протоны."
Даже в этом случае исследователи не обязательно надеются найти доказательства холодного синтеза.
«Большинство научных кругов считают, что это, скорее всего, экспериментальный артефакт, то есть он не настоящий», - объясняет Пельо. «В основном, когда металлический палладий загружен большим количеством дейтерия, кажется, что большую часть времени ничего необычного не происходит. Но иногда, по не совсем понятным причинам, кажется, что может произойти что-то странное. Первоначально Понс и Флейшманн наблюдали избыточное тепло.,но есть сообщения и о других аномальных эффектах,таких как нейтронное излучение или образование гелия. Но есть много проблем с воспроизводимостью. Скорее всего эти реакции на самом деле не термоядерные,а вместо этого какие-то другие ядерные реакции протекающие в решетке металла."
Исследователи HERMES не будут пытаться воссоздать исследование Понса и Флейшмана, хотя, по словам Пельо, это будет слишком трудоемко и сложно.
«Вместо этого мы фокусируемся на наноразмерных материалах, где загрузка должна быть намного быстрее, а напряжения из-за изменения объема при введении дейтерия должны быть намного меньше», - объясняет он. «Одним из наших основных направлений являются так называемые эксперименты по совместному электроосаждению, при которых Pd-D осаждается электрохимически. Этот подход был разработан доктором Станиславом Шпаком и доктором Памелой Мозьер-Босс в Центре систем SPAWAR ВМС США в Сан-Диего, Калифорния. Эксперименты хорошо задокументированы, а их результаты опубликованы в многочисленных рецензируемых научных изданиях, поэтому наш первый подход - попытаться воспроизвести их результаты».
«Это проект с высоким риском и высокой отдачей, т. е. существует очень высокая вероятность того, что мы не сможем наблюдать ничего аномального», - говорит Пельо. «С другой стороны, если проект будет успешным, у нас будет воспроизводимый эксперимент для исследования этих реакций. Согласно современной физике, таких реакций быть не должно, поэтому должна быть разработана новая теория для объяснения этих реакций. Существует также возможность разработки новых источников тепла, поскольку эти реакции, как утверждается, производят избыточное тепло из электричества».
Собранная в рамках исследования HERMES информация о фундаментальных свойствах палладий-водородных систем также может помочь в разработке более совершенного процесса производства водорода для топливных элементов, используемых в автомобилях, по словам Пельо.
Интересно
Термин LENR - низкоэнергетическая ядерная реакция - в настоящее время используется некоторыми учеными, «чтобы избежать позора, связанного с холодным синтезом», согласно Мандею.