Облучение палладиевого провода потоками ионов дейтерия
C. Berlinguette et al. / Nature, 2019
Компания Google опубликовала результаты работы проекта, в рамках которого несколько научных групп пытались воспроизвести опыты по холодному термоядерному синтезу. Исследователям не удалось выявить избыточного выделения энергии, что в очередной раз опровергает доводы сторонников реальности этого эффекта. Тем не менее, авторы не считают свою работу бесполезной: в процессе появились полезные технические новинки и было сделано несколько открытий в материаловедении, которые могут пригодиться, например, в водородной энергетике, пишут они в журнале Nature.
Холодный синтез (cold fusion), который также называют низкоэнергетическими ядерными реакциями (Low-Energy Nuclear Reactions, LENR) — это гипотетический тип ядерных превращений при температуре, близкой к комнатной, в отличие от «горячего» синтеза, который протекает в недрах звезд и при взрыве термоядерной бомбы при высоких давлениях и температурах в миллионы кельвинов.
Современная физика не допускает возможности холодного термояда, так как при умеренных температурах кинетической энергии ядер недостаточно для преодоления кулоновского отталкивания из-за одинаковых зарядов, а синтез, то есть слияние легких ядер с превращением в более тяжелые, может протекать только при контакте частиц. Однако в 1989 году вышло ставшее резонансным исследованиехимиков Мартина Флейшмана и Стенли Понса, которые утверждали, что им удалось обнаружить выделение избыточной энергии при электролизе тяжелой воды на поверхности палладиевого электрода. Авторы заявляли, что в их экспериментах идет превращение дейтерия в тритий или гелий, но абсолютное большинство попыток повторить их эксперимент не дали результата. Научное сообщество пришло к выводу об ошибочности исходных результатов.
С тех пор появлялось множество сообщений об аналогичных эффектах в разнообразных системах, в том числе живых, но они либо были признаны научным сообществом недостоверными, либо проводились без достаточной строгости для проверки наличия эффекта. Эта ситуация вынесла исследования холодного термояда за пределы науки, и этой областью теперь в основном занимаются любители, а не профессиональные ученые.
Однако потенциальные достоинства таких ядерных превращений несомненны, и в 2015 году компания Google запустила проект, в рамках которого около 30 ученых из нескольких лабораторий пытались повторить отвергнутые наукой результаты с использованием современных технологий. На инициативу было выделено 10 миллионов долларов.
В статье, опубликованной в Nature, описываются текущие результаты работы и описываются перспективы их продолжения. Задачей ученых было проведение тщательно спланированных опытов и экспериментальных протоколов, которые установят четкие ограничения на возможный диапазон параметров, при которых могло бы протекать холодное слияние. Если же ученым удалось бы его зафиксировать, то они должны были сформулировать определяющий эксперимент, который смогут повторить исследователи из других групп и убедиться в наличии феномена.
Ученые пытались реализовать три предложенные ранее схемы. Первая предполагает включение в палладиевый объект больших количеств дейтерия, которых предположительно должно хватить для запуска реакций. Однако при высоких концентрациях исследователям не удалось получить стабильных образцов. Второй эксперимент был попыткой повторения опытов по бомбардировке палладия импульсами горячих ионов дейтерия, в результате которых якобы получается тритий. Третий вариант предполагал нагрев металлических порошков в обогащенной водородом среде.
Авторам во всех случаях не удалось найти каких-либо свидетельств протекания холодной термоядерной реакции, но они осторожны в формулировках и не утверждают, что полностью исключили их возможность. В частности, им не удалось по всем параметрам приблизиться к условиям, которые называют наиболее благоприятными для протекания подобных реакций. Оба эксперимента с палладием требуют дополнительной работы: есть надежда на создание образцов с высокой концентрацией дейтерия, а опыты с тритием могут вызывать слишком слабый для регистрации эффект.
В любом случае проект нельзя назвать провальным, считают авторы. В частности, по их заявлениям они создали «лучший в мире калориметр», который использовали для регистрации выделений малейших количеств энергии в непростых экспериментальных условиях. Ученые собираются продолжить исследования в этом направлении. В частности, они хотят создать специфические фазовые состояния смесей элементов, которые раньше никто не получал.