Archiwum FiF
fahrenheit on-line - archiwum - archiwum szczegółowe - forum fahrenheita - napisz do nas
 
publicystyka

<|<strona 27>|>

Znowu zimna fuzja

 

 

Moim zdaniem, niestety znowu zimna fuzja, czyli kicha. Zimna fuzja stała się w światku fizyków niemal symbolem. Czego? A to cała historia.

Zacząć trzeba od tego, że synteza jądrowa jest potencjalnie największym źródłem energii dla ludzkości. Jak do tej pory reakcji tej skutecznie udaje się dokonać tylko w bombie termojądrowej. Przyczyna problemów technicznych jest prosta: trzeba zbliżyć do siebie jądra wodoru na bardzo niewielką odległość. Te zaś odpychają się bardzo silnie elektrycznie. Reakcja zachodzi przy ciśnieniu rzędu milionów atmosfer i temperaturach o podobnej wielkości. Jak do tej pory udaje się zrealizować reakcje termojądrową w wielkich urządzeniach, wytwarzających sznur grzanej i ściskanej elektromagnetycznie plazmy. Niestety, ciągle ilość energii włożonej jest mniejsza od ilości energii otrzymanej. Nie udało się pokonać tej bariery także innymi sposobami. Głośno było w swoim czasie o grzaniu laserowym. Kulkę deuteru wrzucano do komory, w której, gdy przelatywała przez jej środek, nagrzewano ją impulsem światła laserowego, rozdzielonego na wiele promieni. Układ optyczny zapewniał równomierne oświetlenie całej powierzchni. Wytwarzały one jednocześnie wysoką temperaturę i falę uderzeniową, która sprężała paliwo.

Mimo technicznej finezji, nie udało się i tu doprowadzić do praktycznego zastosowania metody. Badanie są kontynuowane w nielicznych ośrodkach, gdyż wymagają po prostu ogromnych pieniędzy Nic dziwnego, że wobec braku wyraźnego postępu, zaczęto szukać rozmaitych alternatywnych rozwiązań.

Całkiem niedawno ukazały się doniesienia o kolejnym rewelacyjnym odkryciu. Nowe nadzieje na prawie darmową energię. Fuzja wodoru do helu bez straszliwie wysokich temperatur plazmy i ciśnienia. Rewelacyjnie prosta technologia. Wystarczy nalać acetonu do butelki i poddać działaniu ultradźwięków o wysokim natężeniu. Eksperymentu dokonano w Oak Ridge National Laboratory w Tennessee (Rusi Taleyarkhan oraz Richard T. Lahey Jr. z Renselaer Polytechnic Institute w Troy).

Aceton jest substancją chemiczną, zawierającą bardzo dużo wodoru. Wodór można w związku chemicznym zastąpić izotopem pierwiastka. Tu był to deuter. Na skutek działania ultradźwięków, w acetonie zaszła kawitacja – powstawanie pęcherzyków próżniowych, które następnie gwałtownie implodują, ,,zapadają’’ się, dając rzeczywiście lokalny bardzo wielki wzrost ciśnienia.

Warto zwrócić uwagę na stosunkowo nie wyśrubowane warunki eksperymentu, np. częstotliwość ultradźwięków wynosiła zaledwie 19,3 kHz , a to właściwie jeszcze zakres słyszalnych dźwięków. Uzyskano w naczyniu falę stojącą dla zwiększenia efektu.

O całej sprawie napisała min ,,Wyborcza’’. Jednak, jak to zwykle w gazetach bywa, umknęły szczegóły, które wbrew pozorom są nadzwyczaj istotne. A więc z jakiegoś nie do końca jasnego powodu, naczynie z ciężkim acetonem napromieniowywano wcześniej neutronami. Ta operacja miała zwiększyć średnicę pęcherzyków kawitacyjnych. Rezultatem tej operacji było silne wtórne promieniowanie.

Po drugie, detekcja aktów syntezy była bardzo karkołomna. Dowcip polega na tym, że normalny detektor promieniowania nie stwierdza niczego szczególnego. Ilość rejestrowanych cząstek w czasie pozostaje praktycznie stała, niezależnie od tego, co się z tym acetonem wyrabia.

Podczas eksperymentu zachodzi tak zwana sonoluminescencja, czyli zjawisko świecenia cieczy na skutek bardzo wysokiej amplitudy ciśnienia. Świecenie jest słabe ale, do wykrycia za pomocą czułych detektorów. Te pozwalają dziś już praktycznie na rejestrację pojedynczych fotonów.

Sonoluminescencja w zasadzie nie ma nic wspólnego ze zjawiskami jądrowymi, nie ta skala energii. Tym niemniej odwrotnie: fuzji deuteru do trytu powinien towarzyszyć błysk światła.

Układ detekcji zbudowano w oparciu o to rozumowanie.

Butlę z acetonem przystawiono z jednej strony do detektora neutronów, z drugiej do detektora światła. Sygnały z obu rejestrowano, ale oprócz tego, zostały skierowane do bramki rejestrującej jednoczesne wystąpienie obu sygnałów. Tak więc zostały odrzucone wszystkie impulsy z detektora neutronów, którym nie towarzyszył błysk światła i wszystkie błyski, którym nie towarzyszyły impulsy z licznika cząstek elementarnych. Po bramce liczymy tylko impulsy licznika neutronów, które występują jednocześnie z błyskiem światła. Urządzenie takie nazywa się bramką koincydencji i jest dość powszechnie stosowane w fizyce jądrowej.

Jaki był rezultat jego zastosowania? Nie sprawdziłem w pracy oryginalnej, ale w opisie powtórki eksperymentu. Przyznam szczerze: bardziej wierzę sceptykom. Jest to praca autorstwa D Shapira M.J. Saltmarsh. Otóż po napromieniowaniu pojemnika neutronami, przez krótki czas mamy bardzo wiele zliczeń z licznika cząstek elementarnych. Potem ich liczba spada i poddajemy próbkę działaniu ultradźwięków. Wówczas detektor światła rejestruje bardzo wiele impulsów.

Po bramce koincydencji dostajemy nieco impulsów na samym początku, a potem ponownie, gdy za pomocą ultradźwięków wymusimy kawitację. A więc sukces?

Impulsy na samym początku są prawdopodobnie rzeczywiście związane z reakcjami jądrowymi. Po silnym napromieniowaniu następują rozpady izotopów o bardzo krótkim czasie życia. Niekoniecznie w acetonie, w ściankach naczynia, które je zawiera, we wszystkich elementach konstrukcyjnych aparatury.

Natomiast pojawianie się impulsów w momencie uruchomienia generatora ultradźwięków jest czystym przypadkiem. Bardzo po prostu: błyski światła przypadkowo pokrywają się w czasie z impulsami z licznika neutronów. Gdy nie działa generator ultradźwięków, nie ma błysków światła i detektor koincydencji jest zablokowany. Dlatego nie mają prawa pojawić się na jego wyjściu żadne impulsy. Gdy pojawia się światło, pojawia się szansa, że jakiś błysk pokryje się w czasie z zadziałaniem licznika.

Jest tu pewien szczegół techniczny: okno czasowe detektora koincydencji. To oczywiste dla technika, że ,,jednocześnie’’ oznacza w pewnym przedziale czasu. Jeśli błysk i impuls z detektora przybiegają w niewielkim odstępie czasu, tu liczonym na mikrosekundy, są uznawane za jednoczesne. Nie da się inaczej, choćby z tego powodu, że elementy elektroniczne mają swe czasy zadziałania, że zarówno światło, jak i neutron muszą przebiec zazwyczaj różne drogi do detektorów.

Oznacza to, że koincydencja jest przypadkowa. I to zamyka sprawę. W testowym eksperymencie, po bramce liczba impulsów była liczona na sztuki. Było ich bardzo mało. Niestety, nic nie wskazuje na to, że uda się nam zbudować elektrownię na ciężkim acetonie.

Przyznam szczerze, że trudno mi uciec od wrażenia, że eksperyment został celowo pogmatwany, by tak zwany "przeciętny czytelnik" miał kłopoty z jego interpretacją. Otóż zamiast napromieniowywać aceton neutronami w celu zwiększenia efektu kawitacji, można ,,przywalić’’ wiele razy większą amplitudę ultradźwięków. Ale wówczas ,,na blachę’’ nic nie otrzymalibyśmy po bramce koincydencji, bo milczałby kompletnie detektor neutronów.

Pomijając to wszystko, jest sprawą dosyć elementarną, że w zjawiskach, jakie zachodzą w naszym świecie ciał stałych i cieczy, nawet w tak nieziemskich, jak uderzenia pioruna, panują warunki o wiele rzędów odległe od tych, jakie są potrzebne do uzyskania fuzji wodoru. W głośnej sprawie zimnej fuzji, jaka wstrząsnęła światem nauki wiele lat temu, koronnym argumentem było ogromne ciśnienie zastępcze wodoru wbudowanego w pallad, wynoszące ponad 200 000 atmosfer. Ale to i tak o wiele, wiele za mało.

O ile wiem, kawitacyjne implozje dają ciśnienia podobne do tych, jakie uzyskujemy podczas eksplozji normalnych materiałów wybuchowych: to znacznie mniej niż to, co uzyskamy w owym uwodorkowanym palladzie. Można powiedzieć, że oto rodzi się nowa tradycja: zamiast perpetuum mobile – zimna fuzja. Ponieważ w pierwsze nikt już nie uwierzy, a na drugim się mało kto zna, to można w miarę bezpiecznie pisać. Nie jest poza tym ważne, że za chwilę ktoś obali wyniki eksperymentu: liczy się prasowy fakt. A dziennikarze nie znają się na elementarnej fizyce, dlatego bez specjalnych problemów opublikują wiadomości o tym jak pewnemu znakomitemu fizykowi rosyjskiemu zmalała grawitacja nad wirującą tarczą z nadprzewodnika. Nikt w domu nie ma ciekłego helu, wirowanie działa na wyobraźnię, a poza tym liczy się wierszówka, nikt nie odrzuci materiału tylko dlatego, że wydaje się niewiarygodny. Istotne, by był zajmujący.

Nie tak dawno w skali czasu właściwej dla częstości występowania naukowych sensacji, doniesiono o eksperymencie, w którym impuls światła wychodzącego z komory wypełnionej dosyć specjalnie przygotowanym ośrodkiem, wyprzedził impuls wchodzący. To wyprzedzenie było cholernie wielkie, liczone w drodze światła wynosiło 17 metrów. Przy dzisiejszym stanie techniki laboratoryjnej nie ma kłopotu w takich okolicznościach, by światło zrobić ,,w konia’’ i np. gdy już impuls wyjściowy pojawił się, zamknąć światłu wchodzącemu do komory drogę: było by mu pewnie bardzo głupio...

Ktoś, kto dotarł do oryginalnej pracy, szybko mógł się zorientować w czym mianowicie rzecz: nastąpiło zniekształcenie kształtu impulsu. Nie wdając się specjalnie w szczegóły, rzecz można podsumować – obserwowano, i owszem, coś ciekawego, ale nie to, o czym pisali dziennikarze.

Czas na refleksję. trudno powiedzieć, czy tego typu doniesienia pojawiają się ostatnio częściej, czy, wręcz odwrotnie, kiedyś było znacznie więcej fałszywych naukowych rewelacji. Czytając stare pisma popularnonaukowe, można odnieść wrażenie, że w XIX wieku większość rewelacji była dziennikarskimi kaczkami. A jednak coś niepokoi. Co?

Nasz świat, jak nigdy, stoi postępem naukowym. Jak nigdy potrzebna jest rzetelność. Można powiedzieć, że w stosunku do właśnie tej potrzeby przekłamania są potencjalnie coraz niebezpieczniejsze. Nic z tego mądrzejszego nie wynika, ponad zwykłą potrzebę ciężkiej pracy nad książkami. Po prostu: aby inni nas nie wpuszczali co chwilę w maliny.

 

 

 

W    N U M E R Z E
Valid HTML 4.01 Transitional Valid CSS!

< 27 >