Lampochka va bakteriyalardagi yadro reaksiyalari

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

Fanning o'ziga xos taqiqlangan mavzulari, o'z tabulari bor. Bugungi kunda bir nechta olimlar biomaydonlarni, ultra past dozalarni, suv tuzilishini o'rganishga jur'at etadilar …

Hududlar qiyin, bulutli, taslim bo'lish qiyin. Bu yerda psevdo-olim sifatida tanilgan obro‘ni yo‘qotish oson, grant olish haqida gapirishning hojati yo‘q. Fanda umume’tirof etilgan tushunchalardan tashqariga chiqish, dogmalarga tajovuz qilish mumkin emas va xavfli. Ammo hammadan ajralib turishga tayyor bo'lgan jasurlarning sa'y-harakatlari ba'zida bilimda yangi yo'llarni ochadi.

Biz bir necha bor kuzatganmizki, ilm-fan rivojlanib borishi bilan dogmalar qanday qilib gandiraklay boshlaydi va asta-sekin to'liq bo'lmagan, dastlabki bilim maqomiga ega bo'ladi. Shunday qilib, va bir necha marta bu biologiyada bo'lgan. Bu fizikada shunday edi. Xuddi shu narsani kimyoda ko'ramiz. Bizning ko'z o'ngimizda "moddaning tarkibi va xususiyatlari uni ishlab chiqarish usullariga bog'liq emas" darsligidagi haqiqat nanotexnologiyalar hujumi ostida qulab tushdi. Ma'lum bo'lishicha, nanoformadagi modda o'z xususiyatlarini tubdan o'zgartirishi mumkin - masalan, oltin olijanob metal bo'lishni to'xtatadi.

Bugungi kunda shuni aytishimiz mumkinki, ko'plab tajribalar mavjud bo'lib, ularning natijalarini umumiy qabul qilingan qarashlar nuqtai nazaridan tushuntirib bo'lmaydi. Ilmning vazifasi esa ularni rad etish emas, balki qazish va haqiqatga erishishga harakat qilishdir. "Bu bo'lishi mumkin emas, chunki u hech qachon bo'lishi mumkin emas" pozitsiyasi, albatta, qulay, lekin hech narsani tushuntira olmaydi. Bundan tashqari, tushunarsiz, tushuntirib bo'lmaydigan tajribalar, allaqachon sodir bo'lganidek, fandagi kashfiyotlarning xabarchisi bo'lishi mumkin. To'g'ridan-to'g'ri va majoziy ma'noda shunday dolzarb mavzulardan biri bugungi kunda LENR - Kam energiyali yadroviy reaktsiya deb ataladigan past energiyali yadro reaktsiyalaridir.

Fizika-matematika fanlari doktori so‘radik Stepan Nikolaevich AndreevUmumiy fizika institutidan. AM Proxorov RAS bizni muammoning mohiyati va Rossiya va G'arb laboratoriyalarida o'tkazilgan va ilmiy jurnallarda nashr etilgan ba'zi ilmiy tajribalar bilan tanishtirish uchun. Tajribalar, natijalarini biz hali tushuntira olmaymiz.

"E-Sat" reaktori Andrea Rossi

2014-yil oktabr oyi o‘rtalarida jahon ilmiy hamjamiyatini bu yangilik hayajonga soldi - Boloniya universitetining fizika professori Juzeppe Levi va hammualliflar tomonidan yaratilgan E-Sat reaktorini sinovdan o‘tkazish natijalari to‘g‘risidagi hisobot e’lon qilindi. italiyalik ixtirochi Andrea Rossi.

Eslatib o'tamiz, 2011 yilda A. Rossi fizik Serxio Fokardi bilan hamkorlikda uzoq yillar ishlagan instalyasiyasini ommaga taqdim etgan edi. "E-Sat" deb nomlangan reaktor (energiya katalizatorining qisqartmasi) anormal miqdorda energiya ishlab chiqargan. E-Sat so'nggi to'rt yil davomida turli tadqiqotchilar guruhlari tomonidan sinovdan o'tkazildi, chunki ilmiy hamjamiyat tengdoshlarni tekshirishga undadi.

Jarayonning barcha zarur parametrlarini qayd etgan eng uzun va eng batafsil sinov 2014 yil mart oyida Juzeppe Levi guruhi tomonidan amalga oshirildi, uning tarkibiga Boloniyadagi Italiya Milliy Yadro fizikasi institutining nazariy fizigi Evelin Foski kabi mustaqil ekspertlar kiradi. Stokgolmdagi Qirollik texnologiya institutidan fizika professori Xanno Essen va aytmoqchi, Shvetsiya skeptiklar jamiyatining sobiq raisi, shuningdek, shved fiziklari Bo Xoystad, Roland Petersson, Uppsala universitetidan Lars Tegner. Mutaxassislar bir gramm yoqilg'i elektr energiyasidan foydalangan holda taxminan 1400 ° C haroratgacha qizdirilgan qurilma (1-rasm) g'ayritabiiy miqdorda issiqlik hosil qilganligini tasdiqladilar (AMS Acta, 2014, doi: 10.6092 / unibo / amsacta / 4084).

Guruch. bitta. Andrea Rossining E-Cat reaktori ishda. Ixtirochi reaktor qanday ishlashini oshkor etmaydi. Shu bilan birga, keramik trubaning ichiga yonilg'i zaryadi, isitish elementlari va termojuft joylashtirilganligi ma'lum. Quvurning yuzasi issiqlikni yaxshiroq tarqatish uchun qovurg'ali.

Reaktor uzunligi 20 sm va diametri 2 sm bo'lgan keramik trubka edi. Reaktor ichida yonilg'i zaryadi, isitish elementlari va termojuft joylashgan bo'lib, signal isitishni boshqarish blokiga yuborilgan. Reaktorga quvvat 380 volt kuchlanishli elektr tarmog'idan uchta issiqlikka chidamli simlar orqali etkazib berildi, ular reaktorning ishlashi paytida qizg'ish-issiq bo'lib isitiladi. Yoqilg'i asosan nikel kukuni (90%) va lityum alyuminiy gidrid LiAlH dan iborat edi.₄(10%). Qizdirilganda, lityum alyuminiy gidrid parchalanib, nikel tomonidan so'rilishi va u bilan ekzotermik reaktsiyaga kirishishi mumkin bo'lgan vodorodni chiqaradi.

Hisobotda aytilishicha, 32 kunlik uzluksiz ishlashda qurilma tomonidan ishlab chiqarilgan jami issiqlik taxminan 6 GJ ni tashkil qilgan. Elementar hisob-kitoblar shuni ko'rsatadiki, kukunning energiya miqdori, masalan, benzinnikidan ming baravar yuqori!

Elementar va izotop tarkibini sinchkovlik bilan tahlil qilish natijasida mutaxassislar ishlatilgan yoqilg'ida litiy va nikel izotoplarining nisbatlarida o'zgarishlar paydo bo'lganligini ishonchli tarzda aniqladilar. Agar dastlabki yoqilg'ida lityum izotoplarining tarkibi tabiiyga to'g'ri kelsa: ⁶Li - 7,5%, ⁷Li - 92,5%, keyin sarflangan yoqilg'ining tarkibi ⁶Li 92% gacha ko'tarildi va tarkib ⁷Li 8% gacha kamaydi. Nikel uchun izotop tarkibining buzilishlari bir xil darajada kuchli edi. Masalan, nikel izotopining tarkibi ⁶²Dastlabki yoqilg'ida atigi 4% bo'lsa-da, "kul" dagi Ni 99% ni tashkil etdi. Izotop tarkibidagi aniqlangan o'zgarishlar va anomal darajada yuqori issiqlik chiqishi reaktorda yadroviy jarayonlar sodir bo'lishi mumkinligini ko'rsatdi. Biroq, qurilmaning ishlashi paytida ham, u to'xtatilgandan keyin ham yadroviy reaktsiyalarga xos bo'lgan radioaktivlikning kuchayishi belgilari qayd etilmagan.

Reaktorda sodir bo'layotgan jarayonlar yadroviy bo'linish reaktsiyalari bo'lishi mumkin emas edi, chunki yoqilg'i barqaror moddalardan iborat edi. Yadro termoyadroviy reaktsiyalari ham istisno qilinadi, chunki zamonaviy yadro fizikasi nuqtai nazaridan, 1400 ° C harorat yadrolarning Kulon itarish kuchlarini engish uchun ahamiyatsiz. Shuning uchun bunday jarayonlar uchun shov-shuvli "sovuq sintez" atamasidan foydalanish noto'g'ri xatodir.

Ehtimol, bu erda biz yoqilg'ini tashkil etuvchi elementlar yadrolarining kollektiv kam energiyali transformatsiyalari sodir bo'ladigan yangi turdagi reaktsiyalarning namoyon bo'lishiga duch keldik. Bunday reaktsiyalarning energiyalari har bir nuklon uchun 1-10 keV ga teng, ya'ni ular "oddiy" yuqori energiyali yadro reaktsiyalari (har bir nuklon uchun 1 MeV dan ortiq energiya) va kimyoviy reaktsiyalar (energiyalar) o'rtasida oraliq pozitsiyani egallaydi. har bir atom uchun 1 eV darajasida).

Hozircha hech kim tasvirlangan hodisani qoniqarli tushuntira olmaydi va ko'plab mualliflar tomonidan ilgari surilgan farazlar tanqidga dosh berolmaydi. Yangi hodisaning fizik mexanizmlarini o'rnatish uchun turli eksperimental sharoitlarda bunday kam energiyali yadro reaktsiyalarining mumkin bo'lgan ko'rinishlarini diqqat bilan o'rganish va olingan ma'lumotlarni umumlashtirish kerak. Bundan tashqari, yillar davomida bunday tushuntirib bo'lmaydigan faktlarning sezilarli miqdori to'plangan. Mana ulardan bir nechtasi.

Volfram simining elektr portlashi - 20-asr boshlari

1922 yilda Chikago universiteti kimyoviy laboratoriyasi xodimlari Klarens Irion va Gerald Vendt volfram simining vakuumdagi elektr portlashini o'rganish bo'yicha maqola chop etishdi (GL Wendt, CE Irion, volframni yuqori haroratlarda parchalash bo'yicha eksperimental urinishlar).. Amerika kimyo jamiyati jurnali, 1922, 44, 1887-1894; Rus tilidagi tarjimasi: volframni yuqori haroratda bo'lish uchun eksperimental urinishlar).

Elektr portlashi haqida hech qanday ekzotik narsa yo'q. Bu hodisa 18-asrning oxirida ko'p yoki kamroq kashf etilgan, ammo kundalik hayotda biz buni doimiy ravishda kuzatamiz, qisqa tutashuv paytida lampochkalar yonib ketganda (albatta, cho'g'lanma lampalar). Elektr portlashida nima sodir bo'ladi? Agar metall sim orqali o'tadigan oqimning kuchi katta bo'lsa, u holda metall eriy boshlaydi va bug'lanadi. Plazma simning yuzasi yaqinida hosil bo'ladi. Isitish notekis sodir bo'ladi: simning tasodifiy joylarida "issiq nuqtalar" paydo bo'ladi, ularda ko'proq issiqlik chiqariladi, harorat eng yuqori qiymatlarga etadi va materialning portlovchi halokati sodir bo'ladi.

Bu hikoyaning eng hayratlanarli tomoni shundaki, olimlar dastlab volframning engilroq kimyoviy elementlarga parchalanishini eksperimental ravishda aniqlashni kutishgan. Irion va Wendt o'z niyatlarida o'sha paytda ma'lum bo'lgan quyidagi faktlarga tayanishgan.

Birinchidan, Quyosh va boshqa yulduzlar nurlanishining ko'rinadigan spektrida og'ir kimyoviy elementlarga tegishli xarakterli optik chiziqlar mavjud emas. Ikkinchidan, quyosh sirtining harorati taxminan 6000 ° S ni tashkil qiladi. Shuning uchun ular og'ir elementlarning atomlari bunday haroratlarda mavjud bo'lolmaydi deb o'ylashdi. Uchinchidan, kondansatör banki metall simga tushirilganda, elektr portlashi paytida hosil bo'lgan plazma harorati 20 000 ° S ga yetishi mumkin.

Shunga asoslanib, amerikalik olimlar, agar volfram kabi og‘ir kimyoviy elementdan yasalgan yupqa simdan kuchli elektr toki o‘tkazilsa va uni Quyosh haroratiga teng bo‘lgan haroratgacha qizdirilsa, volfram yadrolari bir xilda bo‘ladi, degan fikrni ilgari surdilar. beqaror holat va engilroq elementlarga parchalanadi. Ular juda oddiy vositalar yordamida tajribani puxtalik bilan tayyorladilar va ajoyib tarzda amalga oshirdilar.

Volfram simining elektr portlashi shisha sferik kolbada amalga oshirildi (2-rasm), uning ustiga 35 kilovolt kuchlanish uchun zaryadlangan 0,1 mikrofarad sig'imli kondansatör yopildi. Sim ikki qarama-qarshi tomondan kolbaga lehimlangan ikkita mahkamlash volfram elektrodlari orasida joylashgan edi. Bundan tashqari, kolba qo'shimcha "spektral" elektrodga ega bo'lib, u elektr portlashidan keyin hosil bo'lgan gazda plazma razryadni yoqish uchun xizmat qilgan.

Guruch. 2. Irion va Wendt portlovchi portlovchi kamerasining diagrammasi (1922 yil tajribasi)

Tajribaning ba'zi muhim texnik tafsilotlarini ta'kidlash kerak. Uni tayyorlash jarayonida kolba pechga joylashtirildi, u erda 15 soat davomida doimiy ravishda 300 ° C da qizdirildi va shu vaqt ichida undan gaz evakuatsiya qilindi. Kolbani isitish bilan birga volfram simidan elektr toki o'tkazilib, uni 2000 ° S haroratgacha qizdirdi. Gazsizlantirilgandan so'ng, kolbani simob nasosi bilan bog'laydigan shisha trubka gorelka bilan eritilib, muhrlangan. Ish mualliflarining ta'kidlashicha, ko'rilgan choralar kolbadagi qoldiq gazlarning juda past bosimini 12 soat davomida ushlab turishga imkon berdi. Shuning uchun, 50 kilovoltlik yuqori kuchlanishli kuchlanish qo'llanilganda, "spektral" va mahkamlash elektrodlari o'rtasida hech qanday buzilish yo'q edi.

Irion va Wendt yigirma bitta elektr portlash tajribasini o'tkazdilar. Har bir tajriba natijasida 10 ga yaqin¹⁹ noma'lum gaz zarralari. Spektral tahlil uning tarkibida geliy-4 ning xarakterli chizig'ini o'z ichiga olganligini ko'rsatdi. Mualliflar geliy elektr portlashi natijasida paydo bo'lgan volframning alfa parchalanishi natijasida hosil bo'lishini taxmin qilishdi. Eslatib o'tamiz, alfa parchalanish jarayonida paydo bo'ladigan alfa zarralari atomning yadrolari ⁴U.

Irion va Wendtning nashr etilishi o'sha paytda ilmiy jamoatchilikda katta rezonansga sabab bo'ldi. Ruterfordning o'zi bu ishga e'tibor qaratdi. U eksperimentda foydalanilgan kuchlanish (35 kV) elektronlar metallda yadro reaktsiyalarini qo'zg'atishi uchun etarlicha yuqori ekanligiga chuqur shubha bildirdi. Amerikalik olimlarning natijalarini tekshirishni istab, Ruterford o'z tajribasini amalga oshirdi - u volfram nishonini 100 keV energiyaga ega elektron nur bilan nurlantirdi. Ruterford volframda yadroviy reaktsiyalarning izlarini topmadi, bu haqda u Nature jurnalida juda keskin hisobot berdi. Ilmiy hamjamiyat Ruterford tomonini oldi, Irion va Vendtning ishi noto'g'ri deb topildi va ko'p yillar davomida unutildi.

Volfram simining elektr portlashi: 90 yildan keyin

Faqat 90 yil o'tgach, fizika-matematika fanlari doktori Leonid Irbekovich Urutskoyev boshchiligidagi Rossiya tadqiqot guruhi Irion va Vendt tajribalarini takrorlash bilan shug'ullandi. Zamonaviy tajriba va diagnostika uskunalari bilan jihozlangan tajribalar Abxaziyadagi afsonaviy Suxumi fizika-texnika institutida o‘tkazildi. Fiziklar o'zlarining munosabatini Irion va Vendtning etakchi g'oyasi sharafiga "HELIOS" deb nomlashdi (3-rasm). Kvarts portlash kamerasi o'rnatishning yuqori qismida joylashgan va vakuum tizimiga - turbomolekulyar nasosga (ko'k rangli) ulangan. To'rtta qora kabel portlash kamerasiga o'rnatishning chap tomonida joylashgan 0,1 mikrofarad sig'imga ega bo'lgan kondansatör bankining zaryadsizlanishiga olib keladi. Elektr portlashi uchun batareya 35-40 kilovoltgacha zaryadlangan. Tajribalarda qo'llanilgan diagnostika uskunasi (rasmda ko'rsatilmagan) simning elektr portlashi paytida hosil bo'lgan plazma porlashining spektral tarkibini, shuningdek, ishlab chiqarilgan mahsulotlarning kimyoviy va elementar tarkibini o'rganish imkonini berdi. uning parchalanishi.

Guruch. 3. L. I. Urutskoyev guruhi vakuumda volfram simining portlashini o'rgangan HELIOS o'rnatilishi shunday ko'rinadi (2012 yil tajribasi)

Urutskoyev guruhining tajribalari to'qson yil oldin ishning asosiy xulosasini tasdiqladi. Darhaqiqat, volframning elektr portlashi natijasida ortiqcha miqdorda geliy-4 atomlari hosil bo'lgan (taxminan 10 ga yaqin)¹⁶ zarralar). Agar volfram simi temir bilan almashtirilgan bo'lsa, u holda geliy hosil bo'lmagan. E'tibor bering, HELIOS qurilmasidagi tajribalarda tadqiqotchilar Irion va Vendt tajribalariga qaraganda ming marta kamroq geliy atomlarini qayd etishdi, garchi simga "energiya kiritish" taxminan bir xil bo'lsa-da. Bu farqning sababi nima ekanligini ko'rish kerak.

Elektr portlashi paytida sim materiali portlash kamerasining ichki yuzasiga püskürtülür. Mass-spektrometrik tahlil shuni ko'rsatdiki, volfram-180 izotopi ushbu qattiq qoldiqlarda etishmayapti, garchi uning asl simdagi konsentratsiyasi tabiiyga to'g'ri keldi. Bu haqiqat simning elektr portlashi paytida volframning mumkin bo'lgan alfa-parchalanishi yoki boshqa yadroviy jarayonni ham ko'rsatishi mumkin (L. I. Urutskoev, A. A. Ruxadze, D. V. Filippov, A. O. Biryukov va boshqalar. Elektr portlashida optik nurlanishning spektral tarkibini o'rganish. volfram simi."Fizika bo'yicha qisqacha aloqalar FIAN", 2012, 7, 13–18).

Lazer yordamida alfa parchalanishini tezlashtirish

Kam energiyali yadro reaktsiyalariga radioaktiv elementlarning o'z-o'zidan yadroviy o'zgarishlarini tezlashtiradigan ba'zi jarayonlar kiradi. Umumiy fizika institutida bu borada qiziqarli natijalarga erishildi. A. M. Proxorov RAS fizika-matematika fanlari doktori Georgiy Ayratovich Shafeev boshchiligidagi laboratoriyada. Olimlar hayratlanarli effektni aniqladilar: uran-238 ning alfa-parchalanishi lazer nurlanishi bilan nisbatan past cho'qqi intensivligi 10 bilan tezlashdi.¹²–10¹³ Vt / sm² (AV Simakin, GA Shafeev, Uran tuzining suvli eritmalaridagi nanozarrachalarning lazer nurlanishining nuklidlar faolligiga ta'siri. "Quantum Electronics", 2011, 41, 7, 614–618).

Guruch. 4. Seziy-137 tuzining suvli eritmasida oltin nishonni lazer bilan nurlantirish natijasida olingan oltin nanozarrachalarining mikrografisi (2011 yil tajribasi)

Tajriba shunday ko'rinishga ega edi. Uran tuzi UO ning suvli eritmasi bilan kyuvetaga₂Cl₂ 5-35 mg / ml konsentratsiyasi bilan oltin nishon qo'yildi, u to'lqin uzunligi 532 nanometr, davomiyligi 150 pikosekund va bir soat davomida 1 kilogerts takrorlash tezligi bilan lazer impulslari bilan nurlantirildi. Bunday sharoitda maqsadli sirt qisman eriydi va u bilan aloqa qilgan suyuqlik darhol qaynaydi. Bug 'bosimi maqsadli yuzadan nano o'lchamdagi oltin tomchilarni atrofdagi suyuqlikka purkaydi, ular soviydi va 10 nanometr xarakterli o'lchamdagi qattiq nanozarrachalarga aylanadi. Bu jarayon suyuqlikdagi lazer ablasyonu deb ataladi va turli metallarning nanozarrachalarining kolloid eritmalarini tayyorlash zarur bo'lganda keng qo'llaniladi.

Shafeev tajribalarida 10¹⁵ oltin nanozarrachalari 1 sm³ yechim. Bunday nanozarralarning optik xossalari massiv oltin plastinka xossalaridan tubdan farq qiladi: ular yorug'likni aks ettirmaydi, balki uni o'ziga singdiradi va nanozarrachalar yaqinidagi yorug'lik to'lqinining elektromagnit maydoni 100-10 000 marta kuchayib, 100 dan 10 000 martagacha kuchayishi mumkin. atom ichidagi qadriyatlar!

Uran yadrolari va uning parchalanish mahsulotlari (toriy, protaktiniy) bu nanozarrachalar yaqinida ko'paytiriladigan lazer elektromagnit maydonlariga ta'sir qilgan. Natijada ularning radioaktivligi sezilarli darajada o'zgardi. Xususan, toriy-234 ning gamma faolligi ikki baravar oshdi. (Lazer nurlanishidan oldin va keyin namunalarning gamma faolligi yarimo'tkazgichli gamma-spektrometr bilan o'lchandi.) Toriy-234 uran-238 ning alfa-parchalanishi natijasida paydo bo'lganligi sababli, uning gamma faolligining oshishi bu uran izotopining tezlashtirilgan alfa-parchalanishini ko'rsatadi.. E'tibor bering, uran-235 ning gamma faolligi oshmadi.

GPI RAS olimlari lazer nurlanishi nafaqat alfa-parchalanishni, balki radioaktiv izotopning beta-yemirilishini ham tezlashtirishi mumkinligini aniqladilar. ¹³⁷Cs radioaktiv chiqindilar va chiqindilarning asosiy tarkibiy qismlaridan biridir. O'z tajribalarida ular takroriy impulsli rejimda ishlaydigan yashil mis bug' lazeridan foydalanganlar, zarba davomiyligi 15 nanosekund, zarba takrorlash tezligi 15 kilogerts va eng yuqori intensivligi 10 ga teng.⁹ Vt / sm²… Lazer nurlanishi suvli tuz eritmasi bilan kyuvetaga joylashtirilgan oltin nishonga ta'sir qildi ¹³⁷2 ml hajmdagi eritmadagi tarkibi taxminan 20 pikogramm bo'lgan Cs.

Ikki soatlik maqsadli nurlanishdan so'ng, tadqiqotchilar kyuvetada 30 nm oltin nanozarrachalari bo'lgan kolloid eritma hosil bo'lganini qayd etdilar (4-rasm) va seziy-137 ning gamma faolligi (va shuning uchun uning eritmadagi konsentratsiyasi) pasaydi. 75%. Seziy-137 ning yarimparchalanish davri taxminan 30 yil. Bu shuni anglatadiki, ikki soatlik tajribada olingan faollikning bunday pasayishi tabiiy sharoitda taxminan 60 yil ichida sodir bo'lishi kerak. 60 yilni ikki soatga bo'lsak, lazer ta'sirida parchalanish tezligi taxminan 260 000 martaga oshganini aniqlaymiz. Beta-parchalanish tezligining bunday ulkan o'sishi seziy eritmasi bo'lgan kyuvetani seziy-137 ning odatiy beta-parchalanishi bilan birga kuchli gamma nurlanish manbaiga aylantirishi kerak edi. Biroq, aslida bu sodir bo'lmaydi. Radiatsiya o'lchovlari tuz eritmasining gamma faolligi oshmasligini ko'rsatdi (E. V. Barmina, A. V. Simakin, G. A. Shafeev, Laser-induced sezium-137 decay. Quantum Electronics, 2014, 44, 8, 791–792).

Bu fakt shuni ko'rsatadiki, lazer ta'sirida seziy-137 ning parchalanishi 662 keV energiyaga ega gamma kvantning chiqishi bilan normal sharoitda eng mumkin bo'lgan (94,6%) stsenariy bo'yicha davom etmaydi, lekin boshqacha tarzda - nurlanishsiz. Bu, ehtimol, barqaror izotop yadrosining shakllanishi bilan bevosita beta-emirilish. ¹³⁷Oddiy sharoitlarda faqat 5,4% hollarda amalga oshiriladigan Ba.

Nima uchun seziyning beta-parchalanishi reaktsiyasida ehtimolliklarning bunday qayta taqsimlanishi hali ham noma'lum. Biroq, seziy-137 ning tezlashtirilgan deaktivatsiyasi hatto tirik tizimlarda ham mumkinligini tasdiqlovchi boshqa mustaqil tadqiqotlar mavjud.

Mavzu bo'yicha: Tirik hujayradagi yadro reaktori

Tirik sistemalarda kam energiyali yadro reaksiyalari

Yigirma yildan ortiq vaqt davomida fizika-matematika fanlari doktori Alla Aleksandrovna Kornilova Moskva davlat universitetining fizika fakultetida biologik ob'ektlarda kam energiyali yadro reaktsiyalarini qidirish bilan shug'ullanadi. M. V. Lomonosov. Birinchi tajribalar ob'ektlari Bacillus subtilis, Escherichia coli, Deinococcus radiodurans bakteriyalarining kulturalari edi. Ular temir bilan kamaygan, lekin tarkibida marganets tuzi MnSO ni o'z ichiga olgan ozuqaviy muhitga joylashtirildi₄va og'ir suv D₂O. Tajribalar shuni ko'rsatdiki, bu tizim temirning kam izotopi - hosil bo'lgan. ⁵⁷Fe (Vysotskiy V. I., Kornilova A. A., Samoylenko I. I., izotoplarning kam energiyali yadroviy almashinuvi hodisasining eksperimental kashfiyoti (Mn).⁵⁵Fega⁵⁷) o'sib borayotgan biologik madaniyatlarda, Sovuq sintez bo'yicha 6-xalqaro konferentsiya materiallari, 1996, Yaponiya, 2, 687-693).

Tadqiqot mualliflarining fikricha, izotop ⁵⁷Reaksiya natijasida o'sayotgan bakteriya hujayralarida Fe paydo bo'ldi ⁵⁵Mn + d = ⁵⁷Fe (d - proton va neytrondan tashkil topgan deyteriy atomining yadrosi). Taklif etilgan gipoteza foydasiga aniq dalil shundan iboratki, agar og'ir suv engil suv bilan almashtirilsa yoki marganets tuzi ozuqaviy muhit tarkibidan chiqarilsa, u holda izotop ⁵⁷Fe bakteriyalari to'planmadi.

Mikrobiologik madaniyatlarda barqaror kimyoviy elementlarning yadroviy transformatsiyasi mumkinligiga ishonch hosil qilgandan so'ng, AA Kornilova o'z usulini uzoq umr ko'radigan radioaktiv izotoplarni deaktivatsiya qilishda qo'lladi (Vysotskiy VI, Kornilova AA, barqaror izotoplarni o'zgartirish va o'sib borayotgan biologik tizimlarda radioaktiv chiqindilarni deaktivatsiya qilish. Yadroviy energiya yilnomalari, 2013, 62, 626-633). Bu safar Kornilova bakteriyalarning monokulturalari bilan emas, balki ularning agressiv muhitda omon qolishini oshirish uchun har xil turdagi mikroorganizmlarning super-assotsiatsiyasi bilan ishladi. Ushbu jamoaning har bir guruhi birgalikda hayotga, jamoaviy o'zaro yordamga va o'zaro himoyaga maksimal darajada moslashgan. Natijada, superassotsiatsiya turli xil atrof-muhit sharoitlariga, jumladan, radiatsiya ko'payishiga yaxshi moslashadi. Oddiy mikrobiologik madaniyatlar bardosh beradigan odatdagi maksimal doz 30 kiloradga to'g'ri keladi va superassotsiatsiyalar bir necha kattaliklarga bardosh beradi va ularning metabolik faolligi deyarli zaiflashmaydi.

Yuqorida qayd etilgan mikroorganizmlarning teng miqdorda konsentrlangan biomassasi va distillangan suvdagi 10 ml seziy-137 tuzi eritmasi shisha kyuvetkalarga solingan. Eritmaning dastlabki gamma faolligi 20 000 bekkerel edi. Ba'zi kyuvetlarda Ca, K va Na hayotiy mikroelementlarning tuzlari qo'shimcha ravishda qo'shilgan. Yopiq kyuvetalar 20 ° C da saqlangan va ularning gamma faolligi har etti kunda yuqori aniqlikdagi detektor yordamida o'lchangan.

Mikroorganizmlar bo'lmagan nazorat hujayrasida yuz kunlik tajriba davomida seziy-137 ning faolligi 0,6% ga kamaydi. Qo'shimcha ravishda kaliy tuzi bo'lgan kyuvetada - 1% ga. Kaltsiy tuzi qo'shimcha ravishda o'z ichiga olgan kyuvetada faollik eng tez pasaydi. Bu erda gamma faolligi 24% ga kamaydi, bu seziyning yarimparchalanish davrining 12 barobar qisqarishiga teng!

Mualliflar mikroorganizmlarning hayotiy faoliyati natijasida, deb faraz qildilar ¹³⁷Cs ga aylantiriladi ¹³⁸Ba kaliyning biokimyoviy analogidir. Agar ozuqaviy muhitda kaliy kam bo'lsa, seziyning bariyga aylanishi tezlashtirilgan tezlikda sodir bo'ladi, agar ko'p bo'lsa, transformatsiya jarayoni bloklanadi. Kaltsiyning roli oddiy. Oziqlantiruvchi muhitda mavjudligi tufayli mikroorganizmlar populyatsiyasi tez o'sib boradi va shuning uchun kaliyni yoki uning biokimyoviy analogi - bariyni ko'proq iste'mol qiladi, ya'ni seziyning bariyga aylanishini itarib yuboradi.

Qayta ishlab chiqarish haqida nima deyish mumkin?

Yuqorida tavsiflangan tajribalarning takrorlanishi masalasi ba'zi tushuntirishlarni talab qiladi. O'zining soddaligi bilan o'ziga jalb etuvchi E-Mushuk reaktorini butun dunyo bo'ylab yuzlab, balki minglab ishtiyoqli ixtirochilar ko'paytirmoqda. Hatto Internetda maxsus forumlar ham mavjud bo'lib, ularda "replikatorlar" tajriba almashadilar va o'z yutuqlarini namoyish etadilar. Rossiyalik ixtirochi Aleksandr Georgievich Parxomov bu yo'nalishda biroz muvaffaqiyatga erishdi. U energiyaning ortiqcha miqdorini ta'minlaydigan nikel kukuni va lityum alyuminiy gidrid aralashmasida ishlaydigan issiqlik generatorini qurishga muvaffaq bo'ldi (AG Parkhomov, Rossi yuqori haroratli issiqlik generatorining analogining yangi versiyasini sinovdan o'tkazish natijalari. "Jurnal fanning rivojlanayotgan yo'nalishlari", 2015, 8, 34–39) … Biroq, Rossining tajribalaridan farqli o'laroq, sarflangan yoqilg'ida izotopik tarkibning buzilishlari topilmadi.

Volfram simlarining elektr portlashi, shuningdek, radioaktiv elementlarning parchalanishini lazer bilan tezlashtirish bo'yicha tajribalar texnik nuqtai nazardan ancha murakkab va faqat jiddiy ilmiy laboratoriyalarda takrorlanishi mumkin. Shu munosabat bilan eksperimentning takrorlanuvchanligi haqidagi savol uning takrorlanuvchanligi masalasi bilan almashtiriladi. Kam energiyali yadro reaktsiyalari bo'yicha eksperimentlar uchun odatiy holat, xuddi shunday eksperimental sharoitlarda, ta'sir mavjud yoki yo'q. Gap shundaki, jarayonning barcha parametrlarini, shu jumladan, aftidan, hali aniqlanmagan asosiy parametrlarini nazorat qilish mumkin emas. Kerakli rejimlarni qidirish deyarli ko'r va ko'p oylar va hatto yillar davom etadi. Tajribachilar nazorat parametrini - qoniqarli takrorlanishga erishish uchun "aylantirish" kerak bo'lgan "tutqichni" qidirish jarayonida sozlashning sxematik diagrammasini bir necha marta o'zgartirishi kerak edi. Hozirgi vaqtda yuqorida tavsiflangan tajribalarda takroriylik taxminan 30% ni tashkil qiladi, ya'ni har uchinchi tajribada ijobiy natija olinadi. Ko'pmi yoki ozmi, buni o'quvchi baholaydi. Bir narsa aniq: o'rganilayotgan hodisalarning adekvat nazariy modelini yaratmasdan, bu parametrni tubdan yaxshilash mumkin bo'lmaydi.

Tarjima qilishga urinish

Turg'un kimyoviy elementlarning yadroviy o'zgarishi, shuningdek, radioaktiv moddalarning parchalanishini tezlashtiradigan ishonchli eksperimental natijalarga qaramay, bu jarayonlarning fizik mexanizmlari haligacha noma'lum.

Kam energiyali yadro reaksiyalarining asosiy siri shundaki, musbat zaryadlangan yadrolar bir-biriga yaqinlashganda itaruvchi kuchlarni yengib o'tadi, ya'ni Kulon to'sig'i. Bu odatda millionlab daraja Selsiyda haroratni talab qiladi. Ko'rinib turibdiki, ko'rib chiqilayotgan tajribalarda bunday haroratga erishilmaydi. Shunga qaramay, itaruvchi kuchlarni yengish uchun etarli kinetik energiyaga ega bo'lmagan zarrachaning yadroga yaqinlashishi va u bilan yadroviy reaktsiyaga kirishishi nolga teng bo'lmagan ehtimollik mavjud.

Tunnel effekti deb ataladigan bu effekt sof kvant xarakteriga ega va Geyzenberg noaniqlik printsipi bilan chambarchas bog'liq. Ushbu printsipga ko'ra, kvant zarrasi (masalan, atom yadrosi) bir vaqtning o'zida koordinata va impulsning aniq belgilangan qiymatlariga ega bo'lolmaydi. Koordinata va impulsning noaniqliklari (aniq qiymatdan muqarrar tasodifiy og'ishlar) mahsuloti pastdan Plank doimiysi h ga proportsional qiymat bilan chegaralanadi. Xuddi shu mahsulot potentsial to'siq orqali tunnel o'tkazish ehtimolini aniqlaydi: zarrachaning koordinatasi va momentumining noaniqliklari mahsuloti qanchalik katta bo'lsa, bu ehtimollik shunchalik yuqori bo'ladi.

Fizika-matematika fanlari doktori, professor Vladimir Ivanovich Manko va hammualliflarning ishlarida kvant zarrasining ma'lum holatlarida (kogerent korrelyatsiya deb ataladigan holatlar) noaniqliklar mahsuloti Plank konstantasidan oshishi mumkinligi ko'rsatilgan. bir necha kattalik tartibida. Binobarin, bunday holatlardagi kvant zarralari uchun Kulon to'sig'ini yengish ehtimoli ortadi (V. V. Dodonov, V. I. Manko, Invariantlar va statsionar bo'lmagan kvant tizimlarining evolyutsiyasi. "FIAN materiallari". Moskva: Nauka, 1987, 183-bet, bet. 286).

Agar turli xil kimyoviy elementlarning bir nechta yadrolari bir vaqtning o'zida kogerent korrelyatsiya holatida bo'lsa, bu holda ular o'rtasida proton va neytronlarning qayta taqsimlanishiga olib keladigan ma'lum bir kollektiv jarayon sodir bo'lishi mumkin. Bunday jarayonning ehtimoli yadrolar ansamblining boshlang'ich va oxirgi holatlari energiyalari orasidagi farq qanchalik katta bo'lsa, shunchalik kichik bo'ladi. Aynan shu holat kimyoviy va "oddiy" yadro reaktsiyalari o'rtasidagi kam energiyali yadro reaktsiyalarining oraliq holatini aniqlaydi.

Kogerent korrelyatsion holatlar qanday shakllanadi? Yadrolarning ansambllarda birlashishiga va nuklonlar almashinuviga nima sabab bo'ladi? Qaysi yadrolar bu jarayonda ishtirok etishi mumkin va qaysi biri ishtirok eta olmaydi? Bu va boshqa ko'plab savollarga hali javob yo'q. Nazariychilar ushbu eng qiziqarli muammoni hal qilish yo'lida faqat birinchi qadamlarni qo'yishmoqda.

Shuning uchun bu bosqichda kam energiyali yadro reaktsiyalarini o'rganishda asosiy rol eksperimentchilar va ixtirochilarga tegishli bo'lishi kerak. Ushbu hayratlanarli hodisani tizimli eksperimental va nazariy tadqiqotlar, olingan ma'lumotlarni har tomonlama tahlil qilish va keng ekspertlar muhokamasiga ehtiyoj bor.

Kam energiyali yadro reaktsiyalarining mexanizmlarini tushunish va o'zlashtirish bizga turli amaliy muammolarni - arzon avtonom elektr stantsiyalarini yaratish, yadro chiqindilarini zararsizlantirish va kimyoviy elementlarni o'zgartirish bo'yicha yuqori samarali texnologiyalarni hal qilishda yordam beradi.