Холодный синтез или современная алхимия

Мартин Флейшманн умер 3 августа этого года. «Он сделал величайшее открытие с тех пор, как человек начал использовать огонь. В сосуде с водой комнатной температуры он осуществил реакции, происходящие на солнце, дающие человечеству неиссякаемый источник энергии до скончания века». Вероятно, именно это сказали бы над его могилой, если бы его открытие было подтверждено другими учеными.

Термоядерная реакция, или ядерный синтез, представляет собой явление слияния двух более легких атомных ядер в одно более тяжелое. При этом могут выделяться нейтроны, протоны, альфа-частицы и… огромное количество энергии, если масса продуктов синтеза меньше суммы масс ядер до синтеза.

В природе ничего не теряется, поэтому потеря массы, называемая дефицитом массы, превращается в энергию в соответствии с самой известной формулой физики E = mc², где m — «исчезающая» масса, c — скорость света. Колоссальное количество энергии выделяется при синтезе ядер тяжелого водорода — дейтерия и трития (цифра 1). Напомним, что ядро ​​водорода Н состоит из одного протона, тогда как ядро ​​дейтерия D содержит протон и нейтрон, а ядро ​​трития Т состоит из протона и двух нейтронов.

Возможны различные реакции с выделением большого количества энергии:

Этим реакциям мы обязаны существованию звезд, в том числе и Солнца. Можно сказать, что эти реакции являются первичными источниками энергии всех форм, имеющихся на Земле, поскольку нефть, уголь, газ, ветер и т. д. являются лишь носителями и передатчиками солнечной энергии. Поэтому человек задается вопросом: зачем использовать посредников (уголь, нефть, газ и т. д.), не лучше ли использовать энергию, выделяющуюся непосредственно в реакциях ядерного синтеза, т.е. побаловать себя искусственным солнцем?

Проблема в том, что для того, чтобы эти реакции происходили, ядра, которые «не хотят», должны быть сближены — у них положительный заряд, поэтому они отталкиваются друг от друга за счет действия электростатической силы. Ядра должны быть «разогнаны» до предельно высоких скоростей, чтобы они «сталкивались» и «соприкасались», несмотря на отталкивающую электростатическую силу. Для этого нужна энергия свыше 1 МэВ, которую можно получить в циклотронах или в… термоядерной бомбе, «нагревая» водород (дейтерий, тритий) до температуры 10 млрд К., что объясняется туннельным явлением).

Еще в середине прошлого века в США и Советском Союзе были запущены огромные и дорогостоящие научные программы по освоению управляемых термоядерных реакций. Рассуждение простое, если бы мы смогли «обуздать» атомную бомбу, то есть получить контролируемым образом в ядерном реакторе энергию от деления ядер урана и плутония, то мы должны были бы «приручить» и водород (термоядерный ) бомба.

Так, в США и СССР были построены мощные циклотроны (токамаки), а в Польской Народной Республике пытались «делать это с умом» и по инициативе генерала Сильвестра Калиски был создан Институт физики плазмы и лазерного микроядерного синтеза. . (В Википедии можно найти совершенно бессмысленную информацию о том, что этот институт работал над польской атомной бомбой. Даже кандидат в президенты Ярослав Качиньский намекал на это, восхваляя патриотизм Эдуарда Герека. Реальная деятельность этого института в области т.н. плазменный фокус были достаточно гротескными, чтобы добавить к ним бессмысленные мифы, но это тема для другого случая).

Также возник вопрос: а может быть, при каких-то специфических условиях возможна реакция синтеза при низких температурах, то есть холодный синтез ()? В 1989 году два ведущих электрохимика мира с высшим авторитетом, Флейшманн и Понс, объявили миру, что они экспериментально осуществили холодный синтез. При комнатной температуре в сосуде с тяжелой водой (вода с высоким содержанием дейтерия) в реакции электролиза с применением палладиевого катода обнаружили выделение тепла в количестве, превышающем энергию, подводимую электрическим током к процесс электролиза (рыс. 2). Они объяснили происхождение этого дополнительного тепла реакцией холодного синтеза, протекающей в определенных условиях на палладиевом катоде.

Мир был в смятении. Это эпохальное открытие. Человечество сможет черпать энергию непосредственно из воды, из морей и океанов. Практически в неограниченных количествах. Из практически неиссякаемого источника. Табу ученых бросились на воссоздание эксперимента Флейшмана и Понса. Высказывались и скептики, а то и завистники, утверждавшие, что в ядерной реакции должно появиться нейтронное излучение. Через некоторое время Флейшманн и Понс подтвердили, что измерения показали наличие нейтронов, обоих экспериментаторов обвинили в том, что они еще живы, ведь они должны были умереть от полученной дозы облучения. Но хуже всего было то, что другим ученым в разных лабораториях мира не удалось воспроизвести аналогичный эксперимент с воспроизводимыми результатами.

Однако следует признать, что были и те, кто подтверждал получение холодного синтеза, в том числе наличие побочных продуктов в виде радиоактивного излучения. Через несколько месяцев первооткрывателей обвинили в подлоге, а тему назвали патологическая наука. Флейшманн и Понс отвергли все обвинения. Спустя годы все сходятся во мнении, что оба ученых не были фальсификаторами, а скорее допустили некоторые ошибки в методике эксперимента и неправильную интерпретацию своих результатов.

По общему признанию, Флейшман был очень осторожен в выводах, прежде чем объявить о своем открытии, и намеревался сначала ознакомить небольшую группу ученых со своими результатами и опубликовать совместную работу с командой профессора Джонса в Университете Бригама Янга. Однако Университет штата Юта, желая во что бы то ни стало «забить» приоритет, вынудил ученого к односторонней публикации и пресс-конференции 23 марта 1989 г.

Позже Флейшман упорно отвергал всякую критику и до конца жизни оставался убежденным, что это великое открытие он сделал. Он считал, что существует холодный синтез. Надо признать, что он не единственный. По сей день многие исследовательские центры по всему миру (в том числе и в США) работают над холодным синтезом, часто финансируясь за счет государственных средств. Из-за дурной славы термина «холодный синтез» ученые предпочитают определять это направление исследований как Ядерные реакции низкой энергии (LENR). Существует также довольно большая группа ученых и энтузиастов науки, составляющих своего рода флейшмановскую секту. Их взгляды можно найти, в частности, в онлайн-журнале Cold Fusion Times. Они также присутствовали на похоронах Флейшмана в августе, где, прощаясь с «величайшим ученым всех времен», произнесли речи гораздо более патетические, чем мои неуклюжие прощальные слова в начале этой статьи.