प्रकाश बल्ब और बैक्टीरिया में परमाणु प्रतिक्रियाएं

2024 लेखक: Seth Attwood | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-31 08:41

विज्ञान के अपने वर्जित विषय हैं, अपनी वर्जनाएं हैं। आज, कुछ वैज्ञानिक बायोफिल्ड, अल्ट्रा-लो डोज़, पानी की संरचना का अध्ययन करने की हिम्मत करते हैं …

क्षेत्र कठिन हैं, बादल छाए हुए हैं, देना मुश्किल है। छद्म वैज्ञानिक के रूप में जाने जाने के कारण यहां अपनी प्रतिष्ठा खोना आसान है, और अनुदान प्राप्त करने के बारे में बात करने की कोई आवश्यकता नहीं है। विज्ञान में, आम तौर पर स्वीकृत अवधारणाओं से परे जाना, हठधर्मिता का अतिक्रमण करना असंभव और खतरनाक है। लेकिन हर किसी से अलग होने के लिए तैयार रहने वाले डेयरडेविल्स के प्रयास ही कभी-कभी ज्ञान के नए मार्ग प्रशस्त करते हैं।

हमने एक से अधिक बार देखा है कि कैसे, जैसे-जैसे विज्ञान विकसित होता है, हठधर्मिता डगमगाने लगती है और धीरे-धीरे अपूर्ण, प्रारंभिक ज्ञान की स्थिति प्राप्त कर लेती है। तो, और एक से अधिक बार, यह जीव विज्ञान में था। भौतिकी में ऐसा ही था। हम रसायन शास्त्र में वही देखते हैं। हमारी आंखों के सामने, पाठ्यपुस्तक की सच्चाई "किसी पदार्थ की संरचना और गुण उसके उत्पादन के तरीकों पर निर्भर नहीं करते हैं" नैनो तकनीक के हमले के तहत ढह गई। यह पता चला कि नैनोफॉर्म में एक पदार्थ मौलिक रूप से अपने गुणों को बदल सकता है - उदाहरण के लिए, सोना एक महान धातु नहीं रहेगा।

आज हम कह सकते हैं कि ऐसे कई प्रयोग हैं, जिनके परिणामों को आम तौर पर स्वीकृत विचारों के दृष्टिकोण से नहीं समझाया जा सकता है। और विज्ञान का काम उन्हें खारिज करना नहीं है, बल्कि खोदना और सच्चाई को पाने की कोशिश करना है। स्थिति "यह नहीं हो सकता, क्योंकि यह कभी नहीं हो सकता" निश्चित रूप से सुविधाजनक है, लेकिन यह कुछ भी समझा नहीं सकता है। इसके अलावा, समझ से बाहर, अस्पष्टीकृत प्रयोग विज्ञान में खोजों के अग्रदूत हो सकते हैं, जैसा कि पहले ही हो चुका है। शाब्दिक और आलंकारिक अर्थों में ऐसे गर्म विषयों में से एक तथाकथित निम्न-ऊर्जा परमाणु प्रतिक्रियाएँ हैं, जिन्हें आज LENR - निम्न-ऊर्जा परमाणु प्रतिक्रिया कहा जाता है।

हमने भौतिक और गणितीय विज्ञान के डॉक्टर के लिए कहा स्टीफन निकोलाइविच एंड्रीव सामान्य भौतिकी संस्थान से। एएम प्रोखोरोव आरएएस हमें समस्या के सार से परिचित कराने के लिए और रूसी और पश्चिमी प्रयोगशालाओं में किए गए कुछ वैज्ञानिक प्रयोगों और वैज्ञानिक पत्रिकाओं में प्रकाशित होने के साथ। प्रयोग, जिनके परिणाम हम अभी तक नहीं बता सकते हैं।

रिएक्टर "ई-एट" एंड्रिया रॉसी

अक्टूबर 2014 के मध्य में, विश्व वैज्ञानिक समुदाय इस खबर से उत्साहित था - बोलोग्ना विश्वविद्यालय में भौतिकी के प्रोफेसर ग्यूसेप लेवी द्वारा एक रिपोर्ट जारी की गई थी, और ई-एट रिएक्टर के परीक्षण के परिणामों पर सह-लेखकों द्वारा बनाया गया था। इतालवी आविष्कारक एंड्रिया रॉसी।

स्मरण करो कि 2011 में ए। रॉसी ने भौतिक विज्ञानी सर्जियो फोकार्डी के सहयोग से उस स्थापना को जनता के सामने प्रस्तुत किया, जिस पर उन्होंने कई वर्षों तक काम किया। "ई-एट" (ऊर्जा उत्प्रेरक के लिए संक्षिप्त) नामक रिएक्टर, असामान्य मात्रा में ऊर्जा का उत्पादन कर रहा था। पिछले चार वर्षों में शोधकर्ताओं के विभिन्न समूहों द्वारा ई-एट का परीक्षण किया गया है क्योंकि वैज्ञानिक समुदाय ने सहकर्मी समीक्षा के लिए जोर दिया है।

सबसे लंबा और सबसे विस्तृत परीक्षण, प्रक्रिया के सभी आवश्यक मापदंडों को रिकॉर्ड करते हुए, मार्च 2014 में ग्यूसेप लेवी के समूह द्वारा किया गया था, जिसमें बोलोग्ना में इटालियन नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ न्यूक्लियर फिजिक्स के सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी एवलिन फोस्की जैसे स्वतंत्र विशेषज्ञ शामिल थे। स्टॉकहोम में रॉयल इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी से भौतिकी के प्रोफेसर हनो एसेन और, वैसे, स्वीडिश सोसाइटी ऑफ स्केप्टिक्स के पूर्व अध्यक्ष, साथ ही स्वीडिश भौतिक विज्ञानी बो होयस्टेड, रोलैंड पीटरसन, उप्साला विश्वविद्यालय से लार्स टेग्नर। विशेषज्ञों ने पुष्टि की कि डिवाइस (चित्र 1), जिसमें एक ग्राम ईंधन को बिजली का उपयोग करके लगभग 1400 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर गर्म किया गया था, ने असामान्य मात्रा में गर्मी पैदा की (एएमएस एक्टा, 2014, डोई: 10.6092 / यूनीबो / एम्सैक्टा / 4084)।

<आईएमजी ऑल्ट = " चावल। एक। काम पर एंड्रिया रॉसी का ई-कैट रिएक्टर। आविष्कारक यह नहीं बताता कि रिएक्टर कैसे काम करता है।हालांकि, यह ज्ञात है कि सिरेमिक ट्यूब के अंदर एक ईंधन चार्ज, हीटिंग तत्व और एक थर्मोकपल रखा जाता है। बेहतर गर्मी अपव्यय के लिए ट्यूब की सतह काटने का निशानवाला है "src =" शैली = "ऊंचाई: 331px; चौड़ाई: 600px" />

चावल। एक। काम पर एंड्रिया रॉसी का ई-कैट रिएक्टर। आविष्कारक यह नहीं बताता कि रिएक्टर कैसे काम करता है। हालांकि, यह ज्ञात है कि सिरेमिक ट्यूब के अंदर एक ईंधन चार्ज, हीटिंग तत्व और एक थर्मोकपल रखा जाता है। बेहतर गर्मी अपव्यय के लिए ट्यूब की सतह को काटने का निशानवाला है।

रिएक्टर एक सिरेमिक ट्यूब 20 सेमी लंबा और 2 सेमी व्यास था। रिएक्टर के अंदर एक ईंधन चार्ज, हीटिंग तत्व और एक थर्मोकपल स्थित थे, जिससे सिग्नल हीटिंग कंट्रोल यूनिट को खिलाया गया था। रिएक्टर को तीन गर्मी प्रतिरोधी तारों के माध्यम से 380 वोल्ट के वोल्टेज के साथ एक विद्युत नेटवर्क से रिएक्टर को बिजली की आपूर्ति की गई थी, जिसे रिएक्टर के संचालन के दौरान लाल-गर्म गर्म किया गया था। ईंधन में मुख्य रूप से निकल पाउडर (90%) और लिथियम एल्यूमीनियम हाइड्राइड LiAlH. शामिल थे₄(10%)। गर्म होने पर, लिथियम एल्यूमीनियम हाइड्राइड विघटित हो जाता है और हाइड्रोजन छोड़ता है, जिसे निकल द्वारा अवशोषित किया जा सकता है और इसके साथ एक एक्ज़ोथिर्मिक प्रतिक्रिया में प्रवेश कर सकता है।

रिपोर्ट में कहा गया है कि 32 दिनों के निरंतर संचालन के दौरान डिवाइस द्वारा उत्पन्न कुल गर्मी लगभग 6 GJ थी। प्रारंभिक अनुमान बताते हैं कि पाउडर की ऊर्जा सामग्री, उदाहरण के लिए, गैसोलीन की तुलना में एक हजार गुना अधिक है!

मौलिक और समस्थानिक संरचना के सावधानीपूर्वक विश्लेषण के परिणामस्वरूप, विशेषज्ञों ने मज़बूती से स्थापित किया है कि खर्च किए गए ईंधन में लिथियम और निकल आइसोटोप के अनुपात में परिवर्तन दिखाई दिया है। यदि प्रारंभिक ईंधन में लिथियम आइसोटोप की सामग्री प्राकृतिक के साथ मेल खाती है: ⁶ली - 7.5%, ⁷ली - 92.5%, तो खर्च किए गए ईंधन में सामग्री है ⁶ली बढ़कर 92% हो गई, और सामग्री ⁷ली घटकर 8% रह गया। निकल के लिए समस्थानिक संरचना की विकृतियां समान रूप से मजबूत थीं। उदाहरण के लिए, आइसोटोप निकल की सामग्री ⁶²"राख" में नी 99% था, हालांकि प्रारंभिक ईंधन में यह केवल 4% था। समस्थानिक संघटन में पाए गए परिवर्तनों और असामान्य रूप से उच्च ताप विमोचन ने संकेत दिया कि रिएक्टर में परमाणु प्रक्रियाएं हो सकती हैं। हालांकि, डिवाइस के संचालन के दौरान या इसके बंद होने के बाद, परमाणु प्रतिक्रियाओं की बढ़ी हुई रेडियोधर्मिता विशेषता के कोई संकेत दर्ज नहीं किए गए थे।

रिएक्टर में होने वाली प्रक्रियाएं परमाणु विखंडन प्रतिक्रियाएं नहीं हो सकतीं, क्योंकि ईंधन में स्थिर पदार्थ होते हैं। नाभिकीय संलयन अभिक्रियाओं से भी इंकार किया जाता है, क्योंकि आधुनिक नाभिकीय भौतिकी की दृष्टि से 1400°C का तापमान नाभिक के कूलम्ब प्रतिकर्षण की शक्तियों पर काबू पाने के लिए नगण्य है। इसलिए ऐसी प्रक्रियाओं के लिए सनसनीखेज शब्द "कोल्ड फ्यूजन" का उपयोग एक भ्रामक गलती है।

शायद, यहाँ हम एक नए प्रकार की प्रतिक्रियाओं की अभिव्यक्तियों का सामना कर रहे हैं, जिसमें ईंधन बनाने वाले तत्वों के नाभिक के सामूहिक कम-ऊर्जा परिवर्तन होते हैं। ऐसी प्रतिक्रियाओं की ऊर्जा 1-10 केवी प्रति न्यूक्लियॉन के क्रम की होने का अनुमान है, अर्थात, वे "साधारण" उच्च-ऊर्जा परमाणु प्रतिक्रियाओं (1 मेव प्रति न्यूक्लियॉन से अधिक ऊर्जा) और रासायनिक प्रतिक्रियाओं (ऊर्जा) के बीच एक मध्यवर्ती स्थिति पर कब्जा कर लेते हैं। प्रति परमाणु 1 eV के क्रम में)।

अभी तक कोई भी वर्णित घटना को संतोषजनक ढंग से नहीं समझा सकता है, और कई लेखकों द्वारा सामने रखी गई परिकल्पना आलोचना के लिए खड़ी नहीं होती है। नई घटना के भौतिक तंत्र को स्थापित करने के लिए, विभिन्न प्रयोगात्मक सेटिंग्स में ऐसी कम-ऊर्जा परमाणु प्रतिक्रियाओं की संभावित अभिव्यक्तियों का सावधानीपूर्वक अध्ययन करना और प्राप्त आंकड़ों को सामान्य बनाना आवश्यक है। इसके अलावा, इस तरह के अस्पष्टीकृत तथ्यों की एक महत्वपूर्ण राशि पिछले कुछ वर्षों में जमा हुई है। यहां उनमें से कुछ दिए गए हैं।

टंगस्टन तार का विद्युत विस्फोट - 20वीं शताब्दी की शुरुआत

1922 में, शिकागो विश्वविद्यालय क्लेरेंस इरियन और गेराल्ड वेंड्ट के रासायनिक प्रयोगशाला के कर्मचारियों ने एक वैक्यूम में टंगस्टन तार के विद्युत विस्फोट के अध्ययन पर एक पेपर प्रकाशित किया (जीएल वेंड्ट, सीई इरियन, उच्च तापमान पर टंगस्टन को विघटित करने के लिए प्रायोगिक प्रयास).अमेरिकन केमिकल सोसाइटी का जर्नल, 1922, 44, 1887-1894; रूसी अनुवाद: उच्च तापमान पर टंगस्टन को विभाजित करने का प्रायोगिक प्रयास)।

बिजली के विस्फोट के बारे में कुछ भी विदेशी नहीं है। 18 वीं शताब्दी के अंत में इस घटना की न तो अधिक और न ही कम खोज की गई थी, लेकिन रोजमर्रा की जिंदगी में हम इसे लगातार देखते हैं, जब शॉर्ट सर्किट के दौरान, प्रकाश बल्ब जलते हैं (तापदीप्त प्रकाश बल्ब, निश्चित रूप से)। विद्युत विस्फोट में क्या होता है? यदि धातु के तार से प्रवाहित होने वाली धारा की शक्ति अधिक हो, तो धातु पिघलने लगती है और वाष्पित होने लगती है। तार की सतह के पास प्लाज्मा बनता है। ताप असमान रूप से होता है: "हॉट स्पॉट" तार के यादृच्छिक स्थानों में दिखाई देते हैं, जिसमें अधिक गर्मी निकलती है, तापमान चरम मूल्यों तक पहुंच जाता है, और सामग्री का विस्फोटक विनाश होता है।

इस कहानी की सबसे खास बात यह है कि वैज्ञानिकों को मूल रूप से टंगस्टन के हल्के रासायनिक तत्वों में अपघटन का प्रयोगात्मक रूप से पता लगाने की उम्मीद थी। अपने इरादे में, इरियन और वेंड्ट ने उस समय पहले से ज्ञात निम्नलिखित तथ्यों पर भरोसा किया।

सबसे पहले, सूर्य और अन्य सितारों से विकिरण के दृश्य स्पेक्ट्रम में, भारी रासायनिक तत्वों से संबंधित कोई विशिष्ट ऑप्टिकल रेखाएं नहीं होती हैं। दूसरे, सूर्य की सतह का तापमान लगभग 6,000°C होता है। इसलिए, उन्होंने तर्क दिया, भारी तत्वों के परमाणु ऐसे तापमान पर मौजूद नहीं हो सकते। तीसरा, जब एक संधारित्र बैंक को धातु के तार पर छोड़ा जाता है, तो विद्युत विस्फोट के दौरान बनने वाले प्लाज्मा का तापमान 20,000 डिग्री सेल्सियस तक पहुंच सकता है।

इसके आधार पर, अमेरिकी वैज्ञानिकों ने सुझाव दिया कि यदि एक भारी रासायनिक तत्व जैसे टंगस्टन से बने पतले तार के माध्यम से एक मजबूत विद्युत प्रवाह पारित किया जाता है, और सूर्य के तापमान के बराबर तापमान पर गरम किया जाता है, तो टंगस्टन नाभिक एक में होगा अस्थिर अवस्था और हल्के तत्वों में विघटित। उन्होंने बहुत ही सरल साधनों का उपयोग करते हुए, सावधानीपूर्वक तैयार किया और शानदार ढंग से प्रयोग किया।

टंगस्टन तार का विद्युत विस्फोट एक कांच के गोलाकार फ्लास्क (चित्र 2) में किया गया था, उस पर 0.1 माइक्रोफ़ारड की क्षमता वाले संधारित्र को बंद करके, 35 किलोवोल्ट के वोल्टेज से चार्ज किया गया था। तार दो विपरीत पक्षों से फ्लास्क में टांके गए दो बन्धन टंगस्टन इलेक्ट्रोड के बीच स्थित था। इसके अलावा, फ्लास्क में एक अतिरिक्त "स्पेक्ट्रल" इलेक्ट्रोड था, जो विद्युत विस्फोट के बाद बनने वाली गैस में प्लाज्मा डिस्चार्ज को प्रज्वलित करने का काम करता था।

<आईएमजी ऑल्ट = " चावल। 2.इरियन और वेंड्ट के डिस्चार्ज-विस्फोटक कक्ष की योजनाबद्ध (1922 का प्रयोग) "src =" शैली = "ऊंचाई: 270px; चौड़ाई: 600px" />

चावल। 2. इरियन और वेंड्ट के निर्वहन-विस्फोटक कक्ष का आरेख (1922 का प्रयोग)

प्रयोग के कुछ महत्वपूर्ण तकनीकी विवरणों पर ध्यान दिया जाना चाहिए। इसकी तैयारी के दौरान, फ्लास्क को ओवन में रखा गया था, जहां इसे लगातार 300 डिग्री सेल्सियस पर 15 घंटे तक गर्म किया गया था, और इस दौरान गैस को उसमें से निकाला गया था। फ्लास्क को गर्म करने के साथ, टंगस्टन तार के माध्यम से एक विद्युत प्रवाह पारित किया गया, इसे 2000 डिग्री सेल्सियस के तापमान तक गर्म किया गया। डिगैसिंग के बाद, फ्लास्क को पारा पंप से जोड़ने वाली एक कांच की ट्यूब को बर्नर से पिघलाया गया और सील कर दिया गया। काम के लेखकों ने तर्क दिया कि किए गए उपायों ने फ्लास्क में अवशिष्ट गैसों के बेहद कम दबाव को 12 घंटे तक बनाए रखना संभव बना दिया। इसलिए, जब 50 किलोवोल्ट का एक उच्च-वोल्टेज वोल्टेज लागू किया गया था, तो "स्पेक्ट्रल" और फिक्सिंग इलेक्ट्रोड के बीच कोई ब्रेकडाउन नहीं था।

इरियन और वेंड्ट ने इक्कीस विद्युत विस्फोट प्रयोग किए। प्रत्येक प्रयोग के परिणामस्वरूप, लगभग 10¹⁹ अज्ञात गैस के कण। वर्णक्रमीय विश्लेषण से पता चला कि इसमें हीलियम -4 की एक विशेषता रेखा थी। लेखकों ने सुझाव दिया कि हीलियम का निर्माण टंगस्टन के अल्फा क्षय के परिणामस्वरूप होता है, जो एक विद्युत विस्फोट से प्रेरित होता है। याद रखें कि अल्फा क्षय की प्रक्रिया में दिखाई देने वाले अल्फा कण परमाणु के नाभिक होते हैं ⁴वह।

उस समय के वैज्ञानिक समुदाय में इरियन और वेंड्ट के प्रकाशन ने एक बड़ी प्रतिध्वनि पैदा की। रदरफोर्ड ने स्वयं इस कार्य की ओर ध्यान आकर्षित किया।उन्होंने गहरा संदेह व्यक्त किया कि प्रयोग में प्रयुक्त वोल्टेज (35 केवी) इलेक्ट्रॉनों के लिए धातु में परमाणु प्रतिक्रियाओं को प्रेरित करने के लिए पर्याप्त था। अमेरिकी वैज्ञानिकों के परिणामों की जांच करना चाहते हैं, रदरफोर्ड ने अपना प्रयोग किया - उन्होंने 100 केवी की ऊर्जा के साथ एक इलेक्ट्रॉन बीम के साथ एक टंगस्टन लक्ष्य को विकिरणित किया। रदरफोर्ड को टंगस्टन में परमाणु प्रतिक्रियाओं का कोई निशान नहीं मिला, जिसके बारे में उन्होंने नेचर पत्रिका में एक तेज रिपोर्ट दी। वैज्ञानिक समुदाय ने रदरफोर्ड का पक्ष लिया, इरियन और वेंड्ट के काम को गलत माना गया और कई वर्षों तक भुला दिया गया।

टंगस्टन तार का विद्युत विस्फोट: 90 साल बाद

केवल 90 साल बाद, भौतिक और गणितीय विज्ञान के डॉक्टर लियोनिद इरबेकोविच उरुत्सकोयेव के नेतृत्व में एक रूसी शोध दल ने इरियन और वेंड्ट के प्रयोगों की पुनरावृत्ति की। आधुनिक प्रयोगात्मक और नैदानिक उपकरणों से लैस प्रयोग, अबकाज़िया में प्रसिद्ध सुखुमी भौतिकी और प्रौद्योगिकी संस्थान में किए गए थे। भौतिकविदों ने इरियन और वेंड्ट (चित्र 3) के मार्गदर्शक विचार के सम्मान में अपने दृष्टिकोण को "हेलीओस" नाम दिया। एक क्वार्ट्ज विस्फोट कक्ष स्थापना के ऊपरी भाग में स्थित है और एक वैक्यूम सिस्टम से जुड़ा है - एक टर्बोमोलेक्यूलर पंप (रंगीन नीला)। चार ब्लैक केबल 0.1 माइक्रोफ़ारड की क्षमता वाले कैपेसिटर बैंक डिस्चार्जर से ब्लास्ट चेंबर की ओर ले जाते हैं, जो इंस्टॉलेशन के बाईं ओर स्थित होता है। एक विद्युत विस्फोट के लिए, बैटरी को 35-40 किलोवोल्ट तक चार्ज किया गया था। प्रयोगों में उपयोग किए गए नैदानिक उपकरण (आंकड़े में नहीं दिखाए गए) ने प्लाज्मा चमक की वर्णक्रमीय संरचना का अध्ययन करना संभव बना दिया, जो तार के विद्युत विस्फोट के साथ-साथ उत्पादों की रासायनिक और मौलिक संरचना के दौरान बनाई गई थी। उसका क्षय।

<आईएमजी ऑल्ट = " चावल। 3. यह HELIOS सेटअप कैसा दिखता है, जिसमें L. I. Urutskoyeva के समूह ने वैक्यूम में टंगस्टन तार के विस्फोट की जांच की (2012 का प्रयोग) "src =" शैली = "ऊंचाई: 407px; चौड़ाई: 520px" />

चावल। 3. HELIOS इंस्टॉलेशन इस तरह दिखता है, जिसमें L. I. Urutskoyev के समूह ने वैक्यूम में टंगस्टन तार के विस्फोट की जांच की (2012 का प्रयोग)

उरुत्सकोयेव के समूह के प्रयोगों ने नब्बे साल पहले काम के मुख्य निष्कर्ष की पुष्टि की। दरअसल, टंगस्टन के विद्युत विस्फोट के परिणामस्वरूप हीलियम -4 परमाणुओं की एक अतिरिक्त मात्रा (लगभग 10) का निर्माण हुआ था।¹⁶ कण)। यदि टंगस्टन तार को लोहे से बदल दिया जाता है, तो हीलियम नहीं बनता है। ध्यान दें कि HELIOS डिवाइस पर प्रयोगों में, शोधकर्ताओं ने इरियन और वेंड्ट के प्रयोगों की तुलना में एक हजार गुना कम हीलियम परमाणुओं को रिकॉर्ड किया, हालांकि तार में "ऊर्जा इनपुट" लगभग समान था। इस अंतर का कारण क्या है यह देखा जाना बाकी है।

विद्युत विस्फोट के दौरान, विस्फोट कक्ष की आंतरिक सतह पर तार सामग्री का छिड़काव किया गया था। मास स्पेक्ट्रोमेट्रिक विश्लेषण से पता चला है कि इन ठोस अवशेषों में टंगस्टन-180 आइसोटोप की कमी थी, हालांकि मूल तार में इसकी एकाग्रता प्राकृतिक के अनुरूप थी। यह तथ्य एक तार के विद्युत विस्फोट के दौरान टंगस्टन या किसी अन्य परमाणु प्रक्रिया के संभावित अल्फा क्षय का संकेत भी दे सकता है (एल। आई। उरुत्स्कोव, ए। ए। रुखडज़े, डी। वी। फिलिप्पोव, ए। ओ। बिरयुकोव, आदि। विद्युत विस्फोट में ऑप्टिकल विकिरण की वर्णक्रमीय संरचना का अध्ययन) एक टंगस्टन तार। "भौतिकी FIAN पर संक्षिप्त संचार", 2012, 7, 13–18)।

एक लेजर के साथ अल्फा क्षय को तेज करना

कम-ऊर्जा परमाणु प्रतिक्रियाओं में कुछ प्रक्रियाएं शामिल होती हैं जो रेडियोधर्मी तत्वों के सहज परमाणु परिवर्तनों को तेज करती हैं। इस क्षेत्र में दिलचस्प परिणाम सामान्य भौतिकी संस्थान में प्राप्त हुए थे। एएम प्रोखोरोव आरएएस प्रयोगशाला में जार्ज एयराटोविच शाफीव, भौतिक और गणितीय विज्ञान के डॉक्टर की अध्यक्षता में। वैज्ञानिकों ने एक आश्चर्यजनक प्रभाव की खोज की है: यूरेनियम -238 के अल्फा क्षय को लेजर विकिरण द्वारा अपेक्षाकृत कम शिखर तीव्रता 10 के साथ त्वरित किया गया था।¹²–10¹³ डब्ल्यू / सेमी² (एवी सिमाकिन, जीए शाफीव, न्यूक्लाइड्स की गतिविधि पर यूरेनियम नमक के जलीय घोल में नैनोकणों के लेजर विकिरण का प्रभाव। "क्वांटम इलेक्ट्रॉनिक्स", 2011, 41, 7, 614-618)।

चावल। 4. सीज़ियम-137 नमक के जलीय घोल में सोने के लक्ष्य के लेजर विकिरण द्वारा प्राप्त सोने के नैनोकणों का माइक्रोग्राफ (2011 का प्रयोग)

यह प्रयोग कैसा दिखता था। यूरेनियम नमक के जलीय घोल के साथ क्युवेट में UO₂क्लोरीन₂ 5-35 मिलीग्राम / एमएल की एकाग्रता के साथ, एक सोने का लक्ष्य रखा गया था, जिसे 532 नैनोमीटर की तरंग दैर्ध्य, 150 पिकोसेकंड की अवधि और एक घंटे के लिए 1 किलोहर्ट्ज़ की पुनरावृत्ति दर के साथ लेजर दालों से विकिरणित किया गया था। ऐसी परिस्थितियों में, लक्ष्य की सतह आंशिक रूप से पिघल जाती है, और इसके संपर्क में आने वाला तरल तुरंत उबल जाता है। वाष्प का दबाव लक्ष्य सतह से नैनो-आकार की सोने की बूंदों को आसपास के तरल में छिड़कता है, जहां वे ठंडा हो जाते हैं और 10 नैनोमीटर के विशिष्ट आकार के साथ ठोस नैनोकणों में बदल जाते हैं। इस प्रक्रिया को तरल में लेजर पृथक्करण कहा जाता है और इसका व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है जब विभिन्न धातुओं के नैनोकणों के कोलाइडल समाधान तैयार करने की आवश्यकता होती है।

शफीव के प्रयोगों में, 10¹⁵ 1 सेमी. में सोने के नैनोकण³ उपाय। ऐसे नैनोकणों के ऑप्टिकल गुण बड़े पैमाने पर सोने की प्लेट के गुणों से मौलिक रूप से भिन्न होते हैं: वे प्रकाश को प्रतिबिंबित नहीं करते हैं, लेकिन इसे अवशोषित करते हैं, और नैनोकणों के पास एक प्रकाश तरंग के विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र को 100-10,000 के कारक द्वारा बढ़ाया जा सकता है और पहुंच सकता है। अंतर-परमाणु मूल्य!

यूरेनियम और उसके क्षय उत्पादों (थोरियम, प्रोटैक्टीनियम) के नाभिक, जो इन नैनोकणों के पास हुए थे, बहुप्रवर्धित लेजर विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों के संपर्क में थे। नतीजतन, उनकी रेडियोधर्मिता में काफी बदलाव आया है। खासकर थोरियम-234 की गामा गतिविधि दोगुनी हो गई है। (लेजर विकिरण से पहले और बाद में नमूनों की गामा गतिविधि को सेमीकंडक्टर गामा स्पेक्ट्रोमीटर से मापा जाता था।) चूंकि थोरियम -234 यूरेनियम -238 के अल्फा क्षय से उत्पन्न होता है, इसकी गामा गतिविधि में वृद्धि इस यूरेनियम आइसोटोप के त्वरित अल्फा क्षय को इंगित करती है।. ध्यान दें कि यूरेनियम -235 की गामा गतिविधि में वृद्धि नहीं हुई।

जीपीआई आरएएस के वैज्ञानिकों ने पता लगाया है कि लेजर विकिरण न केवल अल्फा क्षय को तेज कर सकता है, बल्कि रेडियोधर्मी आइसोटोप के बीटा क्षय को भी तेज कर सकता है। ¹³⁷Cs रेडियोधर्मी उत्सर्जन और अपशिष्ट के मुख्य घटकों में से एक है। अपने प्रयोगों में, उन्होंने 15 नैनोसेकंड की पल्स अवधि, 15 किलोहर्ट्ज़ की पल्स पुनरावृत्ति दर और 10 की चोटी की तीव्रता के साथ एक दोहराए गए स्पंदित मोड में संचालित एक हरे तांबे के वाष्प लेजर का उपयोग किया।⁹ डब्ल्यू / सेमी²… लेजर विकिरण एक जलीय नमक समाधान के साथ एक क्युवेट में रखे सोने के लक्ष्य पर कार्य करता है ¹³⁷Cs, जिसकी मात्रा 2 मिली के घोल में लगभग 20 पिकोग्राम थी।

दो घंटे के लक्ष्य विकिरण के बाद, शोधकर्ताओं ने दर्ज किया कि क्युवेट (चित्र 4) में गठित 30 एनएम सोने के नैनोकणों के साथ एक कोलाइडल समाधान, और सीज़ियम -137 की गामा गतिविधि (और इसलिए, समाधान में इसकी एकाग्रता) में कमी आई है। 75%। सीज़ियम-137 का आधा जीवन लगभग 30 वर्ष है। इसका मतलब है कि गतिविधि में ऐसी कमी, जो दो घंटे के प्रयोग में प्राप्त हुई थी, लगभग 60 वर्षों में प्राकृतिक परिस्थितियों में होनी चाहिए। 60 वर्षों को दो घंटे से विभाजित करने पर, हम पाते हैं कि लेजर एक्सपोजर के दौरान क्षय दर लगभग 260,000 गुना बढ़ गई। बीटा क्षय दर में इतनी बड़ी वृद्धि को सीज़ियम के सामान्य बीटा क्षय के साथ गामा विकिरण के एक शक्तिशाली स्रोत में सीज़ियम समाधान के साथ एक क्यूवेट को बदलना चाहिए था। हालांकि, हकीकत में ऐसा होता नहीं है। विकिरण माप से पता चला है कि नमक के घोल की गामा गतिविधि नहीं बढ़ती है (ई. वी. बरमिना, ए. वी. सिमाकिन, जी.ए. शाफीव, लेजर-प्रेरित सीज़ियम-137 क्षय। क्वांटम इलेक्ट्रॉनिक्स, 2014, 44, 8, 791-792)।

यह तथ्य बताता है कि लेजर क्रिया के तहत सीज़ियम -137 का क्षय सामान्य परिस्थितियों में सबसे संभावित (94.6%) परिदृश्य के अनुसार 662 केवी की ऊर्जा के साथ गामा क्वांटम के उत्सर्जन के साथ आगे नहीं बढ़ता है, लेकिन एक अलग तरीके से - गैर-विकिरण.यह, संभवतः, एक स्थिर समस्थानिक के नाभिक के निर्माण के साथ प्रत्यक्ष बीटा क्षय है ¹³⁷बा, जो सामान्य परिस्थितियों में केवल 5.4% मामलों में ही महसूस होता है।

सीज़ियम के बीटा क्षय की प्रतिक्रिया में संभावनाओं का ऐसा पुनर्वितरण क्यों होता है यह अभी भी स्पष्ट नहीं है। हालांकि, ऐसे अन्य स्वतंत्र अध्ययन हैं जो इस बात की पुष्टि करते हैं कि जीवित प्रणालियों में भी सीज़ियम-137 का त्वरित निष्क्रियकरण संभव है।

विषय पर: एक जीवित कोशिका में परमाणु रिएक्टर

जीवित प्रणालियों में कम ऊर्जा वाली परमाणु प्रतिक्रियाएं

बीस से अधिक वर्षों के लिए, भौतिक और गणितीय विज्ञान के डॉक्टर अल्ला अलेक्जेंड्रोवना कोर्निलोवा मॉस्को स्टेट यूनिवर्सिटी के भौतिकी संकाय में जैविक वस्तुओं में कम-ऊर्जा परमाणु प्रतिक्रियाओं की खोज में लगे हुए हैं। एमवी लोमोनोसोव। पहले प्रयोगों की वस्तुएं बैक्टीरिया बैसिलस सबटिलिस, एस्चेरिचिया कोलाई, डाइनोकोकस रेडियोड्यूरन की संस्कृतियां थीं। उन्हें एक पोषक माध्यम में रखा गया था जिसमें लोहे की कमी थी लेकिन मैंगनीज नमक MnSO. था₄और भारी पानी डी₂O. प्रयोगों से पता चला है कि इस प्रणाली ने लोहे की कमी वाले आइसोटोप का उत्पादन किया - ⁵⁷Fe (Vysotskii V. I., Kornilova A. A., Samoylenko I. I., आइसोटोप के कम-ऊर्जा परमाणु रूपांतरण की घटना की प्रायोगिक खोज (Mn)⁵⁵Fe. के लिए⁵⁷) बढ़ती जैविक संस्कृतियों में, शीत संलयन पर छठे अंतर्राष्ट्रीय सम्मेलन की कार्यवाही, 1996, जापान, 2, 687-693।

अध्ययन के लेखकों के अनुसार, आइसोटोप ⁵⁷Fe प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप बढ़ती जीवाणु कोशिकाओं में दिखाई दिया ⁵⁵एमएन + डी = ⁵⁷Fe (d एक ड्यूटेरियम परमाणु का केंद्रक है, जिसमें एक प्रोटॉन और एक न्यूट्रॉन होता है)। प्रस्तावित परिकल्पना के पक्ष में एक निश्चित तर्क यह तथ्य है कि यदि भारी पानी को हल्के पानी से बदल दिया जाता है या मैंगनीज नमक को पोषक माध्यम की संरचना से बाहर रखा जाता है, तो आइसोटोप ⁵⁷Fe बैक्टीरिया जमा नहीं हुआ।

यह सुनिश्चित करने के बाद कि सूक्ष्मजीवविज्ञानी संस्कृतियों में स्थिर रासायनिक तत्वों के परमाणु परिवर्तन संभव हैं, ए.ए. कोर्निलोवा ने लंबे समय तक रहने वाले रेडियोधर्मी समस्थानिकों को निष्क्रिय करने के लिए अपना तरीका लागू किया (Vysotskii VI, कोर्निलोवा AA, स्थिर आइसोटोप का रूपांतरण और बढ़ती जैविक प्रणालियों में रेडियोधर्मी कचरे को निष्क्रिय करना) परमाणु ऊर्जा के इतिहास, 2013, 62, 626-633)। इस बार, कोर्निलोवा ने बैक्टीरिया के मोनोकल्चर के साथ नहीं, बल्कि आक्रामक वातावरण में अपने अस्तित्व को बढ़ाने के लिए विभिन्न प्रकार के सूक्ष्मजीवों के सुपर-एसोसिएशन के साथ काम किया। इस समुदाय का प्रत्येक समूह संयुक्त जीवन, सामूहिक पारस्परिक सहायता और पारस्परिक सुरक्षा के लिए अधिकतम रूप से अनुकूलित है। नतीजतन, सुपरएसोसिएशन विभिन्न पर्यावरणीय परिस्थितियों के लिए अच्छी तरह से अनुकूल है, जिसमें विकिरण में वृद्धि भी शामिल है। सामान्य सूक्ष्मजीवविज्ञानी संस्कृतियों का सामना करने वाली विशिष्ट अधिकतम खुराक 30 किलोराड से मेल खाती है, और सुपरएसोसिएशन अधिक परिमाण के कई आदेशों का सामना करते हैं, और उनकी चयापचय गतिविधि लगभग कमजोर नहीं होती है।

उपरोक्त सूक्ष्मजीवों के सांद्रित बायोमास की समान मात्रा और आसुत जल में सीज़ियम-137 नमक के घोल के 10 मिलीलीटर को कांच के क्युवेट में रखा गया था। समाधान की प्रारंभिक गामा गतिविधि 20,000 बीक्यूरेल थी। कुछ क्यूवेट्स में, महत्वपूर्ण ट्रेस तत्वों Ca, K, और Na के लवण अतिरिक्त रूप से जोड़े गए थे। बंद क्यूवेट्स को 20 डिग्री सेल्सियस पर रखा गया था और उनकी गामा गतिविधि को हर सात दिनों में एक उच्च-सटीक डिटेक्टर का उपयोग करके मापा जाता था।

एक नियंत्रण कक्ष में प्रयोग के सौ दिनों के लिए जिसमें सूक्ष्मजीव शामिल नहीं थे, सीज़ियम -137 की गतिविधि में 0.6% की कमी आई। एक क्युवेट में अतिरिक्त रूप से पोटेशियम नमक - 1% से। क्युवेट में अतिरिक्त रूप से कैल्शियम नमक युक्त गतिविधि सबसे तेजी से घटी। यहाँ, गामा गतिविधि में 24% की कमी आई है, जो सीज़ियम के आधे जीवन में 12 गुना कमी के बराबर है!

लेखकों ने अनुमान लगाया कि सूक्ष्मजीवों की महत्वपूर्ण गतिविधि के परिणामस्वरूप ¹³⁷Cs को में बदल दिया जाता है ¹³⁸बा पोटेशियम का जैव रासायनिक एनालॉग है। यदि पोषक माध्यम में थोड़ा पोटेशियम होता है, तो सीज़ियम का बेरियम में परिवर्तन त्वरित दर से होता है, यदि बहुत अधिक है, तो परिवर्तन प्रक्रिया अवरुद्ध है। कैल्शियम की भूमिका सरल है। पोषक माध्यम में इसकी उपस्थिति के कारण, सूक्ष्मजीवों की आबादी तेजी से बढ़ती है और इसलिए, अधिक पोटेशियम या इसके जैव रासायनिक एनालॉग - बेरियम का सेवन करती है, अर्थात यह सीज़ियम के बेरियम में परिवर्तन को धक्का देती है।

प्रजनन क्षमता के बारे में क्या?

ऊपर वर्णित प्रयोगों के पुनरुत्पादन के प्रश्न के लिए कुछ स्पष्टीकरण की आवश्यकता है। ई-कैट रिएक्टर, अपनी सादगी के साथ, दुनिया भर में उत्साही आविष्कारकों के सैकड़ों, यदि हजारों नहीं, तो दोहराया जा रहा है।इंटरनेट पर विशेष मंच भी हैं जहां "प्रतिकृति" अनुभवों का आदान-प्रदान करते हैं और अपनी उपलब्धियों का प्रदर्शन करते हैं। रूसी आविष्कारक अलेक्जेंडर जॉर्जिएविच पार्कहोमोव ने इस दिशा में कुछ प्रगति की है। वह निकल पाउडर और लिथियम एल्यूमीनियम हाइड्राइड के मिश्रण पर काम कर रहे एक गर्मी जनरेटर का निर्माण करने में सफल रहा, जो अतिरिक्त मात्रा में ऊर्जा प्रदान करता है (एजी पार्कहोमोव, उच्च तापमान गर्मी जनरेटर रॉसी के एनालॉग के एक नए संस्करण के परीक्षण के परिणाम। "जर्नल विज्ञान की उभरती दिशाओं का", 2015, 8, 34-39) … हालांकि, रॉसी के प्रयोगों के विपरीत, खर्च किए गए ईंधन में समस्थानिक संरचना की कोई विकृति नहीं पाई गई।

टंगस्टन तारों के विद्युत विस्फोट के साथ-साथ रेडियोधर्मी तत्वों के क्षय के लेजर त्वरण पर प्रयोग, तकनीकी दृष्टिकोण से बहुत अधिक जटिल हैं और केवल गंभीर वैज्ञानिक प्रयोगशालाओं में ही पुन: प्रस्तुत किए जा सकते हैं। इस संबंध में, किसी प्रयोग के पुनरुत्पादन के प्रश्न को उसकी पुनरावृत्ति के प्रश्न से बदल दिया जाता है। कम-ऊर्जा परमाणु प्रतिक्रियाओं पर प्रयोगों के लिए, एक विशिष्ट स्थिति तब होती है, जब समान प्रयोगात्मक परिस्थितियों में, प्रभाव या तो मौजूद होता है या नहीं। तथ्य यह है कि प्रक्रिया के सभी मापदंडों को नियंत्रित करना संभव नहीं है, जिसमें, जाहिरा तौर पर, मुख्य भी शामिल है, जिसे अभी तक पहचाना नहीं गया है। आवश्यक मोड की खोज लगभग अंधा है और इसमें कई महीने और साल भी लगते हैं। प्रयोगकर्ताओं को एक नियंत्रण पैरामीटर की खोज की प्रक्रिया में एक से अधिक बार सेटअप के योजनाबद्ध आरेख को बदलना पड़ा है - संतोषजनक दोहराव प्राप्त करने के लिए "घुंडी" जिसे "चालू" करने की आवश्यकता है। फिलहाल, ऊपर वर्णित प्रयोगों में दोहराव लगभग 30% है, अर्थात हर तीसरे प्रयोग में सकारात्मक परिणाम प्राप्त होता है। पाठक के लिए न्याय करना बहुत या थोड़ा है। एक बात स्पष्ट है: अध्ययन की गई घटनाओं का एक पर्याप्त सैद्धांतिक मॉडल बनाए बिना, यह संभावना नहीं है कि इस पैरामीटर को मौलिक रूप से सुधारना संभव होगा।

व्याख्या का प्रयास

स्थिर रासायनिक तत्वों के परमाणु परिवर्तनों की संभावना की पुष्टि करने वाले प्रयोगात्मक परिणामों के साथ-साथ रेडियोधर्मी पदार्थों के क्षय में तेजी लाने के बावजूद, इन प्रक्रियाओं के भौतिक तंत्र अभी भी अज्ञात हैं।

निम्न-ऊर्जा परमाणु प्रतिक्रियाओं का मुख्य रहस्य यह है कि जब वे एक-दूसरे के पास आते हैं, तो तथाकथित कूलम्ब बैरियर, सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए नाभिक प्रतिकारक बलों को कैसे पार करते हैं। इसके लिए आमतौर पर लाखों डिग्री सेल्सियस तापमान की आवश्यकता होती है। यह स्पष्ट है कि ऐसे तापमानों पर विचार किए गए प्रयोगों में नहीं पहुंचा जाता है। फिर भी, एक गैर-शून्य संभावना है कि एक कण जिसमें प्रतिकारक बलों को दूर करने के लिए पर्याप्त गतिज ऊर्जा नहीं है, फिर भी नाभिक के पास समाप्त हो जाएगा और इसके साथ एक परमाणु प्रतिक्रिया में प्रवेश करेगा।

यह प्रभाव, जिसे सुरंग प्रभाव कहा जाता है, विशुद्ध रूप से क्वांटम प्रकृति का है और हाइजेनबर्ग अनिश्चितता सिद्धांत से निकटता से संबंधित है। इस सिद्धांत के अनुसार, एक क्वांटम कण (उदाहरण के लिए, एक परमाणु के नाभिक) में एक ही समय में समन्वय और गति के बिल्कुल निर्दिष्ट मान नहीं हो सकते हैं। निर्देशांक और संवेग की अनिश्चितताओं (सटीक मान से अपरिहार्य यादृच्छिक विचलन) का गुणनफल नीचे से प्लैंक के स्थिरांक h के समानुपाती मान से घिरा होता है। एक ही उत्पाद संभावित अवरोध के माध्यम से सुरंग बनाने की संभावना को निर्धारित करता है: कण के समन्वय और गति की अनिश्चितताओं का उत्पाद जितना बड़ा होगा, यह संभावना उतनी ही अधिक होगी।

डॉक्टर ऑफ फिजिकल एंड मैथमैटिकल साइंसेज, प्रोफेसर व्लादिमीर इवानोविच मैनको और सह-लेखकों के कार्यों में, यह दिखाया गया है कि क्वांटम कण (तथाकथित सुसंगत सहसंबद्ध राज्यों) के कुछ राज्यों में, अनिश्चितताओं का उत्पाद प्लैंक स्थिरांक से अधिक हो सकता है परिमाण के कई आदेशों द्वारा। नतीजतन, ऐसे राज्यों में क्वांटम कणों के लिए, कूलम्ब बाधा पर काबू पाने की संभावना बढ़ जाएगी (वी.वी. डोडोनोव, वी.आई.मैनको, इनवेरिएंट्स एंड इवोल्यूशन ऑफ नॉनस्टेशनरी क्वांटम सिस्टम्स। "FIAN की कार्यवाही"। मॉस्को: नौका, 1987, वी. 183, पी. 286)।

यदि विभिन्न रासायनिक तत्वों के कई नाभिक खुद को एक सुसंगत सहसंबद्ध अवस्था में पाते हैं, तो इस मामले में एक निश्चित सामूहिक प्रक्रिया हो सकती है, जिससे उनके बीच प्रोटॉन और न्यूट्रॉन का पुनर्वितरण हो सकता है। इस तरह की प्रक्रिया की संभावना जितनी अधिक होगी, नाभिक के एक समूह की प्रारंभिक और अंतिम अवस्थाओं की ऊर्जाओं के बीच का अंतर उतना ही छोटा होगा। यह परिस्थिति, जाहिरा तौर पर, रासायनिक और "साधारण" परमाणु प्रतिक्रियाओं के बीच कम-ऊर्जा परमाणु प्रतिक्रियाओं की मध्यवर्ती स्थिति निर्धारित करती है।

सुसंगत सहसंबद्ध राज्य कैसे बनते हैं? न्यूक्लियॉन्स को एनसेम्बल में एकजुट करने और न्यूक्लियॉन्स का आदान-प्रदान करने का क्या कारण है? इस प्रक्रिया में कौन से कोर भाग ले सकते हैं और कौन से नहीं? इन और कई अन्य सवालों के जवाब अभी तक नहीं मिले हैं। सिद्धांतकार इस सबसे दिलचस्प समस्या को हल करने की दिशा में केवल पहला कदम उठा रहे हैं।

इसलिए, इस स्तर पर, कम-ऊर्जा परमाणु प्रतिक्रियाओं के अध्ययन में मुख्य भूमिका प्रयोगकर्ताओं और आविष्कारकों की होनी चाहिए। इस अद्भुत घटना के प्रणालीगत प्रयोगात्मक और सैद्धांतिक अध्ययन, प्राप्त आंकड़ों के व्यापक विश्लेषण और व्यापक विशेषज्ञ चर्चा की आवश्यकता है।

कम-ऊर्जा परमाणु प्रतिक्रियाओं के तंत्र को समझने और महारत हासिल करने से हमें विभिन्न प्रकार की लागू समस्याओं को हल करने में मदद मिलेगी - सस्ते स्वायत्त बिजली संयंत्रों का निर्माण, परमाणु कचरे के परिशोधन के लिए अत्यधिक कुशल प्रौद्योगिकियां और रासायनिक तत्वों का परिवर्तन।