"ENERGY NEUTRINO" - energiya ishlab chiqarishning bepul texnologiyasi

2024 Muallif: Seth Attwood | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2023-12-16 16:19

So'nggi o'n yilliklardagi global iqlim o'zgarishlari, jumladan, inson hayotining mas'uliyatsiz va uzoqni ko'ra olmaslik yo'li bilan bog'liq holda, yangi texnologiyalarni ishlab chiqish va insonning nafaqat farovon hayotini ta'minlaydigan yangi materiallarni yaratish masalasi., shuningdek, inson hayotining o'z yashash muhitiga salbiy ta'sirini tubdan kamaytirishi mumkin.

Inson faoliyatining iqlimga ta'siri ko'p komponentli va juda murakkab mavzu bo'lib, inson chiqindilarini yo'q qilish va elektr energiyasini ishlab chiqarish va uni ichki yonuv dvigatellari uchun ishlatish uchun qazilma yoqilg'ilarni yoqishdan bosh tortishni o'z ichiga oladi.

Ilmiy hamjamiyatda kosmik neytrino zarralaridan elektr energiyasini ishlab chiqarish qanchalik haqiqat ekanligi haqida uzoq vaqtdan beri muhokama qilinmoqda. Bir tomonning ijobiy ta'kidlashicha, kosmik neytrinolarning Yer yuzasi bo'ylab oqimi ob-havo va yilning vaqtidan qat'i nazar, kechayu kunduz barqaror bo'ladi va agar olimlar ko'rinadigan nurlanish spektridan (quyosh nuri) elektr energiyasini olishni o'rgangan bo'lsalar, u holda bu nurlanishning ko'rinmas spektridan (masalan, kosmik neytrinolar) yoki boshqa turdagi nurlanishdan oqim olish mumkin. Va savol faqat neytrinolarning energiyasini elektr tokiga aylantirishga imkon beradigan yangi materiallarni yaratishda.

Pessimistlarning ta'kidlashicha, fizika bo'yicha Nobel mukofoti 2015 yilda neytrinolarning massasi borligini isbotlagani uchun berilgan bo'lsa-da, bu massa juda kichik (elektronlardan ancha engil). Agar biz energiyani neytrinolardan olish mumkinligini taxmin qilsak, ikkita savol tug'iladi: qanday narxda va bu amaliy bo'ladimi? Oddiy qilib aytganda, texnik va iqtisodiy maqsadga muvofiqligini ko'rsatish kerak, deydi Yehiya Xalil, Yel universiteti, AQSh va tadqiqotchi, Oksford universiteti, Buyuk Britaniya. Unga Bordo universitetidan Jak Roturye ham qo‘shiladi - “Muz kubiklari tajribasi neytrinolarning materiya bilan juda kichik o‘zaro ta’sirining yana bir ajoyib namoyishidir. Ha, bu jarayonda ma'lum energiya uzatiladi. Ammo bitta tuxumni pishirish uchun ham elektr energiyasi ishlab chiqarish uchun etarli energiya olish imkoniyati yo'q. Ammo neytrino fizikasining asosiy asoslarini o'rganadigan nazariyotchilar, ularning amaliy qo'llanilishini emas, balki shunday to'g'rimi?

Shuni ta'kidlash kerakki, so'nggi yillarda ushbu mavzu bo'yicha olib borilgan tadqiqotlarni tavsiflovchi ko'plab nashrlar paydo bo'ldi. Turli mamlakatlar olimlarining nashrlarini tahlil qilganda, biz energiya ishlab chiqarish uchun kosmik neytrinolardan foydalanish yo'li atom tebranishi kuchaygan materiallarni yaratishda yotadi, degan xulosaga kelishimiz mumkin. Tabiatda ETH (Eidgen? Ssische Technische Hochschule, Z? Rich) professori Vanessa Vud va uning hamkasblari materiallar nano o‘lchamda bo‘lganda qanday jarayonlar atom tebranishlarini keltirib chiqarishi va bu bilimlardan turli ilovalar uchun nanomateriallarni tizimli ravishda ishlab chiqishda qanday foydalanish mumkinligini tushuntiradi. Nashr shuni ko'rsatadiki, materiallar 10-20 nanometrdan kam o'lchamda, ya'ni inson sochidan 5000 marta yupqaroq ishlab chiqarilganda, nanozarrachalar yuzasida tashqi atom qatlamlarining tebranishlari katta bo'ladi va ular qanday ishlab chiqarishda muhim rol o'ynaydi. material o'zini tutadi. Barcha materiallar tebranuvchi atomlardan iborat. Ushbu atom tebranishlari yoki "fononlar" materiallarda elektr zaryadi va issiqlik qanday uzatilishi uchun javobgardir.

Shu bilan birga, yangi texnologiyalarni yaratishda grafen nanostrukturalaridan foydalanish eng katta e'tiborni tortmoqda. Ammo grafen nanostrukturalari kabi zamonaviy materiallarni yaxshiroq tushunish va ularni opto-, nano- va kvant texnologiyalaridagi qurilmalar uchun yaxshilash uchun fononlar - qattiq moddalardagi atomlarning tebranishi - materiallarning xususiyatlariga qanday ta'sir qilishini tushunish muhimdir. Hozirgina nashr etilgan ish shuni ko'rsatadiki, Vena universiteti, Yaponiyadagi Ilg'or Fan va Texnologiya Instituti (AIST), JEOL va Rimdagi La Sapienza universiteti olimlari nanostrukturali materialda mavjud bo'lgan barcha fononlarni o'lchay oladigan texnikani ishlab chiqdilar. Shunday qilib, ular birinchi marta avtonom grafenning barcha tebranish rejimlarini, shuningdek, grafen nanotolalarida turli tebranish rejimlarining mahalliy kengayishini o'rnatishga muvaffaq bo'lishdi. Ular "katta-q xaritalash" deb atagan ushbu yangi usul barcha nanostrukturali va ikki o'lchovli zamonaviy materiallarda fazoviy va impulsiv fonon kengayishini o'rnatish uchun mutlaqo yangi imkoniyatlarni ochadi. Ushbu tajribalar mahalliy tebranish rejimlarini nanometr shkalasida ma'lum monoqatlamlargacha o'rganish uchun yangi imkoniyatlar ochadi.

O'tkazilgan tezkor elektronlarning to'lqin jabhasi tomonidan qo'zg'atilgan grafendagi mahalliy panjara tebranishlarining sxematik tasviri. (Rasm krediti: © Ryosuke Senga, AIST)

Biroq, Neutrino Energy Group olimlari nemis matematigi va ishbilarmoni Xolger Shubart boshchiligida energiya ishlab chiqarish uchun grafen asosidagi materiallarning so'nggi ishlanmalarini amaliyotga tatbiq etishda eng oldinga siljishdi. Ko'p yillik nazariy va amaliy ishlanmalardan foydalangan holda, nafaqat kosmik neytrinolar, balki boshqa nurlanish turlari, masalan, elektrosmog, nurlanish ta'sirida ham to'g'ridan-to'g'ri tok hosil qila oladigan, doplangan grafen va kremniy asosida nano o'lchovli qalinligi bo'lgan ko'p qatlamli qoplama materiali yaratildi. misol uchun. Atom tebranishlarini oshirish uchun qoplama qatlamlarini doping qilish amalga oshirildi.

Kosmik yuqori energiyali neytrinolar va boshqa nurlanishlar ta'sirida atom tebranishlari kuchayadi, bu rezonansga olib keladi, bu metall plyonkaga o'tkaziladi va natijada olingan energiya elektr energiyasiga aylanadi. Bundan tashqari, atom tebranishlaridan rezonansga o'tish uchun yaratilgan ko'p qatlamli innovatsion material tufayli kosmik neytrinolardan juda kam energiya olish kifoya.

Yuqorida aytib o'tilgan professor Yehia Xalilning mulohazalari bo'yicha Neutrino Energy Group ilmiy kengashi quyidagilarni ta'kidlaydi: Bizning hisob-kitobimizga ko'ra, ushbu turdagi energiyani ishlab chiqarish xarajatlari boshqa turdagi energiya ishlab chiqarish xarajatlarining 50% dan sezilarli darajada kam bo'ladi. energiya va haqiqatan ham yirik sanoat miqyosida ancha foydali.

Bundan tashqari, quvvat manbai juda ixcham va operatsion va texnik xarajatlarni talab qilmaydi. Misol uchun, A-4 o'lchamdagi folga varag'i, maxsus zich qatlamli doplangan nanozarrachalar bilan qoplangan, laboratoriya sharoitida 2,5-3,0 Vt barqaror elektr quvvatini ta'minlaydi. NEUTRINO POWER CUBE® quvvati 4,5 dan 5,5 kVt/soatgacha bo'lgan elektr energiyasini ishlab chiqarish uchun mo'ljallangan, "diplomat" ning ixcham o'lchamiga ega bo'ladi.

Ishlash printsipi yorug'lik (ko'rinadigan radiatsiya spektri) energiyaga aylanadigan fotovoltaik hujayralar bilan taqqoslanishi mumkin. NEUTRINO POWER CUBE® ning asosiy afzalligi va farqi shundaki, energiya kuniga 24 soat uzluksiz ishlab chiqarilishi mumkin, chunki fon radiatsiyasi (ko'rinmas nurlanish spektri) hatto to'liq qorong'ilikda ham Yerga etib boradi.

Bunday o'lchamlar va chiqish ma'lumotlari Neutrino Power Cube® neytrino oqim manbasini elektr transport vositalari va sanoat energiya ishlab chiqarishda foydalanishgacha turli xil qurilmalar va uskunalarda keng qo'llash imkonini beradi.

Ilmiy hamjamiyat va matbuotdagi qizg'in bahs-munozaralarni sharhlar ekan, Neutrino Energy Group bosh direktori Xolger Shubart neytrino zarralari fizikasi sohasidagi bilimlarning hozirgi holati real imkoniyatlarni taqdim etayotganiga qaramay, jamoatchilik zulmatda qolayotganini tanqid qiladi. zamonaviy muammolarni mutlaqo yangi yondashuvlar bilan hal qilish uchun … "Ko'rinmas nurlanish spektrining zarralari, shubhasiz, odamlarni kundan-kunga dunyo bo'ylab kamayib borayotgan qazilma boyliklardan ko'ra ko'proq energiya bilan ta'minlashga qodir", - deydi kompaniya olimlari. Ularning fikriga ko'ra, hozirgi tadqiqotlar "yer qazish"da davom etish o'rniga, biz kelajakda foydalanishimiz kerak bo'lgan yuqoridagi ushbu ulkan energiya maydoniga e'tibor qaratishlari kerak.

Neutrino Energy Group nemis-amerika tadqiqot ittifoqi bo'lishiga qaramay, Xolger Shubart Germaniyadagi vaziyatni tanqid qiladi: “Germaniya global amaliy tadqiqotlarda orqada qolmoqda. Neytrino fizikasi sohasidagi muhim kashfiyotlar hali Germaniya tadqiqot muhitiga kelmagan - AQSh va dunyoning boshqa ko'plab mamlakatlaridan farqli o'laroq, ular allaqachon tan olingan bilimlarga tegishli. Albatta, neytrinolarning qaerdan kelganini bilish qiziq bo'lardi va, albatta, Janubiy qutbda - amalda dunyoning narigi tomonida - neytrino harakatlarini hujjatlashtirish juda qiziq va ba'zida kamida bittasini "ushlab olish" juda qiziq. zarracha, lekin BU millionlab "Tadqiqotlar" vositalaridan foydalanishda ustuvor vazifa bo'lmasligi kerak - fanning asl maqsadini e'tibordan chetda qoldirmaslik kerak - bu maqsad, Shubartning fikricha, dunyoni yaxshiroq qilish uchun amaliy bilimlarni izlash va olishdir. joy va bu alohida holatda, energiya ishlab chiqarish uchun quyosh va kosmik nurlanishning yuqori energiyali ko'rinmas spektridan foydalanish imkoniyatini topish.

Batafsil ma'lumotni olish mumkin: