Горячий термояд в колбе с ацетоном

“ГОРЯЧИЙ” ТЕРМОЯД В КОЛБЕ С АЦЕТОНОМ
Ученые провели ядерную реакцию ударным сжатием крошечного пузырька газа
Две недели назад американский журнал “Сайнс” опубликовал сенсационное
собщение: ученые из США и России провели термоядерную реакцию. Причем, им не
потребовалась мощная установка вроде токамака или «многорукой лазерной шивы».
Было вполне достаточно колбы с холодным ацетоном, генератора ультразвука и
источника быстрых нейтронов для инициирования кавитации. Научное собщество
встретило собщение неоднозначно. Сам главный редактор журнала написал к статье
обширный комментарий, объясняя, почему он счел возможным принять статью в
печать. Это не случайно, ведь у всех физиков еще жива память со скандальным
открытием-закрытием холодного ядерного синтеза. Чтобы разобраться, в чем суть
открытия, наш корреспондент Сергей Комаров встретился с одним из авторов работы –
председателем Уфимского научного центра РАН, академиком Робертом Нигматулиным.
Вот что он рассказал.
Сергей КОМАРОВ
В основе обнаруженного явления лежит открытая лет семьдесят назад
сонолюминесценция: вода с микропузырьками газа излучает свет, если через нее
пропускать ультразвук. Причина в том, что под действием звуковой волны пузырьки
газа в воде в такт колебаниям расширяются и сжимаются от нескольких микрон до
нескольких десятков микрон (микрон – одна тысячная миллиметра). Причем изменения
объемов могут быть очень велики - диаметр пузырьков меняется в десятки раз, ну а
объем, соответственно, в тысячи. Это установлено прямыми наблюдениями. При таком
сжатии газ должен сильно нагреваться и нет ничего удивительного в том, что он
излучает свет. Однако в 1993 году американец Ларри Крам обнаружил, что свет
излучается не все время, в течение которого газ сжат, а сверхкороткими вспышками
продолжительностью в несколько десятков пикосекунд (пикосекунда - в миллион раз
меньше миллионной доли секунды, и число пикосекунд в секунде равно числу секунд в
31 тысяче лет). И случается вспышка в самом конце цикла сжатия пузырька, когда он
становится очень маленьким (радиус - несколько микрон). Сам же цикл, связанный с
периодом ультразвуковой волны, длится пятьдесят микросекунд. Таких периодов в
секунде двадцать тысяч.
Теоретики быстро поняли, что яркие и столь короткие вспышки света связаны со
схождением и отражением от центра пузырька сферической ударной волны,
инициируемой от стенки пузырька, разогнанной к этому центру до больших скоростей.
Период сжатия и расширения пузырька состоит из четырех стадий: первая –
относительно медленное расширение, вторая медленное сжатие, третья – сжатие с
огромными скоростями (несколько километров в секунду), когда инициируется внутрь
сферическая ударная волна и четвертая – концентрация и отражение этой ударной
волны от центра. Чтобы нагляднее представить соотношение времен этих четырех
стадий, поставим одну неделю в соответствие периоду колебания акустического поля.
Тогда первая стадия длится шесть дней, вторая – один день, третья – пять минут и
четвертая – доли секунды. В четвертой, ничтожно короткой стадии газ в очень малой
окрестности центра микропузырька происходит огромная концентрация энергии за счет
кинетической энергии акустического генератора, а газ там становится чудовищно
плотным и горячим. По оценкам теоретиков, температура в этой точке достигает
миллиона градусов, а плотность вещества в несколько раз превышает плотность воды!
Когда ход событий стал ясен, Роберт Нигматулин со своим американским другом
Диком Лэхи предложил коллегам: давайте попробуем сделать так, что бы температура
при схлопывании ударной волны достигла несколько десятков миллионов градусов,
чтобы в центре микропузырька провести термоядерную реакцию. После пленарной
лекции Р. Нигматулина в 1995 году в США на международной конференции по ядерным
реакторам к нему подошел сотрудник Национального ядерного центра в Оук Ридже
Руси Талеархан и предложил свое сотрудничество. Хотя лекция нашего ученого была
встречена с энтузиазмом, но большинство ученых выражали как минимум сомнение в
реализуемости «пузырькового термояда», тем более, что все помнили скандал с
«холодным термоядом», когда публикация непроверенных результатов привела к
дискредитации ученых. “Ученые имеют право предлагать обществу яркие и заманчивые
поисковые проекты, основанные на научном анализе, даже когда нет гарантий их
благополучной реализации” - убеждал наш ученый своих коллег.
Идея, которую предложил Р. Нигматулин, ставший теоретиком этой группы,
была такова: как можно быстрее разогнать стенку пузырька. Для этого потребовалась
органическая жидкость ацетон, в которой атомы водорода были замещены его изотопом
- дейтерием. При температуре в десятки миллионов радиусов ядра дейтерия сливаются
друг с другом, порождая с равной вероятностью либо ядро радиоактивного тяжелого
водорода – трития и протон, либо ядро гелия-3 и быстрый нейтрон с энергией 2,5 МэВ.
Именно эти два фактора - увеличение содержания трития и поток нейтронов с
указанной энергией и должны были свидетельствовать о ядерной реакции в пузырьке.
Теоретический анализ Р. Нигматулина и его уфимских коллег и учеников И.
Ахатова, Н. Вахитовой, Р. Болотновой и А. Топольникова выявил парадоксальный
эффект: для реализации термоядерного синтеза необходимо использовать холодный
дейтерированный ацетон (при температуре ниже 2 – 3 градусов Цельсия). Многие
выражали сомнение в устойчивости сферически-симметричной концентрации энергии,
но анализ члена-корреспондента РАН М. Ильгамова и А. Аганина опроверг сомнения
скептиков.
Р. Талеархан провел много экспериментов как с обычным, так и
дейтерированным ацетоном при разных температурах. И в полном соответствии с
теорией, именно только холодный дейтерированный ацетон при управляемой
кавитации стал давать вспышки нейтронов, которые возникали одновременно со
вспышками света. Одновременно замерялось и производство трития. Поток нейтронов и
трития были порядка десять - сто тысяч нейтронов и ядер трития в секунду.
Принципиальный результат - в пузырьках идет ядерная реакция.
Статья с подробным описанием эксперимента была направлена в авторитетный
журнал «Сайенс», публикующий научные открытия. Статья прошла тщательное
анонимное рецензирование. И после детальной переписки в течении нескольких
месяцев с пятью рецензентами через редакцию журнала сомнения рецензентов были
сняты, и статья была опубликована.
Но за две недели до объявленной публикации коллеги Р. Талеархана в Оук
Ридже, которых за 8 месяцев до этого руководство попросило быть рецензентами
проекта статьи, обратились к авторам статьи и в редакцию журнала с предложением
задержать публикацию, обосновывая это тем, что в их измерениях поток быстрых
нейтронов был в 10 - 100 раз меньше. Оппоненты предложили провести совместные
измерения и потом опубликовать статью с расширенным (за счет оппонентов из Оук
Риджа) коллективом авторов. Авторы были приглашены в Оук Ридж, и дискуссия
продолжалась целый день. В конце совещания Р. Нигматулин поставил перед
оппонентами три вопроса относительно представленных в статье экспериментов.
Согласны ли они с тем, что производится тритий? Согласны ли они, что образуются
быстрые нейтроны с энергией 2,5 МэВ? Согласны ли они, что эти два потока
образуются за счет термоядерного синтеза ядер дейтерия? На все три вопроса
оппоненты ответили: Да! После этого авторы ответили отказом отозвать статью. Ведь
статья прошла тщательное рецензирование в соответствии с жесткими правилами
журнала «Сайенс», и авторы имеют право зафиксировать свой приоритет. Авторы
предложили оппонентам отдельно опубликовать свои данные с их количественной
трактовкой. Научный руководитель ядерного центра Ли Редингер, который вел
совещание, в заключении признал огромное значение статьи и сказал, что она должна
быть опубликована с небольшими уточнениями. Несмотря на давление на редакцию
журнала со стороны оппонентов в последующие дни, о чем написал в редакционной
заметке главный редактор журнала Дан Кеннеди, статья была опубликована.
В заключение академик Р. Нигматулин сказал: “ Для досконального изучения
явления необходимо время и средства. Хотя эти потоки нейтронов и трития невелики,
но и не малы, тем более, что установка занимает всего лишь письменный стол и
работает много часов. Высвобождаемая энергия пока ничтожна, но лиха беда начало. Я
представляю как повысить производительность и эффективность процесса. Помимо
практических перспектив представленные измерения позволят определять свойства
вещества при десятках миллионах градусах и плотностях в пятьдесят раз больших, чем
встречаются в природе. Теперь мы крайне заинтересованы в том, чтобы другие
лаборатории проверили наши результаты“.