Παρατηρήθηκε πράγματι μια πυρηνική σύντηξη σ' ένα θάλαμο φυσαλίδων;

Από τη σελίδα του AIP, Physics News Update, 5 Μαρτίου 2002

Μια ομάδα επιστημόνων δήλωσε ότι έχει ενδείξεις για σύντηξη δευτερίου-δευτερίου που επέτυχε σε μια επιτραπέζια συσκευή στο Εθνικό Αμερικανικό εργαστήριο Oak Ridge. Βλέπε (Taleyarkhan και άλλοι., Science, 8 Μαρτίου 2002). Άλλοι όμως επιστήμονες, συμπεριλαμβανομένης μιας ομάδας στο ίδιο το Oak Ridge εγείρουν σοβαρές ενστάσεις για την αξιοπιστία του αποτελέσματος αυτού.

Στο πείραμά τους, ο Taleyarkhan και άλλοι (Πρόκειται για μια συνεργασία επιστημόνων από το  Oak Ridge, το Πολυτεχνικό Ινστιτούτο Rensselaer και την Ρωσσική Ακαδημία Επιστημών) χρησιμοποίησαν το φαινόμενο της ηχοφωταύγειας  (SL), η οποία είναι ένα καλά μελετημένο φαινόμενο, το οποίο αποτελεί ένα αναγνωρισμένο πεδίο έρευνας. Στο φαινόμενο αυτό ισχυρά ηχητικά κύματα που ταξιδεύουν σε μια δεξαμενή υγρού προκαλούν την δημιουργία μιας ή περισσότερων φυσαλίδων οι οποίες στη συνέχεια καταρρέουν δημιουργώντας βραχύβιους φωτεινούς παλμούς.

Η ηχοφωταύγεια,  θα λέγαμε ότι αποτελεί την μετατροπή του ήχου σε φως. Γενικά ο  ήχος δεν είναι μια μια μορφή ενέργειας με μεγάλη πυκνότητα. Ακόμη και στο πιο ισχυρό ηχοσύστημα αυτοκινήτου πχ, η πυκνότητα του ήχου είναι πολύ μικρότερη από την πυκνότητα της ενέργειας του φωτός σ' ένα λέϊζερ-στυλό, από αυτά που χρησιμοποιούμε για να δείχνουμε. 

Σ' ένα πείραμα  SL ωστόσο, η ενέργεια του ήχου εστιάζεται σε μια πολύ μικρή περιοχή, πιο συγκεκριμένα σε μια φυσαλίδα που καταρρέει. Αυτή η συγκέντρωση της ενέργειας σε μια τόσο μικρή περιοχή, θερμαίνει το αέριο εντός της φυσαλίδας σε τέτοια θερμοκρασία ώστε να προκαλείται η εκπομπή φωτός.

Οι ερευνητές, εδώ και καιρό αναρωτιούνται αν οι συνθήκες εντός της συρρικνούμενης φυσαλίδας θα μπορούσαν να μοιάζουν με αυτές που επικρατούν στο εσωτερικό των άστρων όπως ο Ήλιος, και να δίνουν έτσι το έναυσμα για πυρηνικές συντήξεις. Αυτό αποτελεί ένα μεγάλο θέμα όπου οι διχογνωμίες δίνουν και παίρνουν, καθώς μερικές λεπτομέρειες γύρω από την συρρίκνωση της φυσαλίδας και τον μηχανισμό εκπομπής του φωτός, δεν έχουν κατανοηθεί πλήρως. Μ' αυτή την ελλιπή γνώση, οι ερευνητές δεν μπορούν να παραβλέψουν την πιθανότητα, ώστε οι συνθήκες να είναι κατάλληλες για να ξεκινήσει μια πυρηνική σύντηξη.

Παρόλα αυτά, σύμφωνα με τα λόγια του William Moss, εξέχοντα θεωρητικό της ηχοφωταύγειας, του εργαστηρίου Lawrence Livermore, "Είμαστε σχεδόν σίγουροι ότι οι συνθήκες στη συνήθη l SL δεν είναι καθόλου κοντά στις συνθήκες σύντηξης. Οι τυπικές θερμοκρασίες  SL δεν υπερβαίνου τους 11.000 βαθμούς Kelvin, σε αντίθεση με τα εκατομμύρια βαθμών που απαιτεί μια πυρηνική σύντηξη."

Στο νέο πείραμα που ανακοινώθηκε, πολλές πεπτομέρειες είναι όμοιες με αυτές της συμβατικής ηχοφωταύγειας. Πιο συγκεκριμένα οι ερευνητές κατεύθυναν ηχητικά κύματα 19,3ΚΗz προς ένα γυάλινο δοχείο που περιείχε ακετόνη στην οποία τα άτομα του υδρογόνου είχαν αντικατασταθεί με δευτέριο. Ο νεωτερισμός όμως του πειράματος έγκειται στο γεγονός ότι μια πηγή νετρονίων κατεύθυνε επίσης παλμούς από νετρόνια ενέργειας 14,3MeV προς το δοχείο, σε συγχρονισμό με τα ηχητικά κύματα.

Οι ερευνητές δηλώνουν ότι τα νετρόνια προκαλούν τη δημιουργία εξαιρετικά μικρών φυσαλίδων, οι οποίες κατ' αρχήν μεγαλώνουν και στη συνέχεια καταρρέουν και εκπέμπουν παλμούς φωτός. Οι ερευνητές αναφέρουν ότι μαζί με τους παλμούς φωτός ανίχνευσαν και ικανές ποσότητες τριτίου καθώς και νετρόνια ενέργειας 2,5MeV. Τέτοια νετρόνια ισχυρίζονται ότι παράγονται κατά τη σύντηξη των πυρήνων δευτερίου. Επανέλαβαν το πείραμα με κανονική ακετόνη (χωρίς δευτέριο), και δεν ανίχνευσαν ούτε τρίτιο ούτε νετρόνια.

Μια άλλη ομάδα όμως στο Oak Ridge, που αποτελείται από τους D. Shapira και M.J. Saltmarsh, προσπάθησαν να επαναλάβουν το πείραμα, αλλά χρησιμοποίησαν ένα μεγαλύτερο ανιχνευτή νετρονίων και ακτίνων- γ καθώς και ένα πιο περίπλοκο σύστημα συλλογής των δεδομένων. Αυτοί βρήκαν μια αύξηση 1% στο σήμα νετρονίων/ακτίνων-γ όταν το πείραμα συντονίστηκε για να δημιουργεί ακουστική σπηλαίωση (δημιουργία φυσαλίδων), σε σχέση με την αντίστοιχη καταγραφή όταν το ηχητικό κύμα  δεν υπήρχε.

Αυτοί όμως δεν παρατήρησαν την δεκαπλάσια αύξηση που ανέμεναν αν η δημιουργία πυρήνων τριτίου ως αποτέλεσμα της σύντηξης ήταν γεγονός. Και δεν βρήκαν τίποτα όταν έψαξαν για νετρόνια ή ακτίνες-γ που υποτίθεται ότι έπρεπε να εκπέμπονται σε σύμπτωση με τους παλμούς φωτός.

Άλλοι ανεξάρτητοι ερευνητές που διάβασαν το άρθρο στο περιοδικό Science,  εξέφρασαν έντονο σκεπτικισμό για την αλήθεια του. Σύμφωνα με τον Moss, η μέτρηση κλειδί είναι αυτή των νετρονίων με ενέργεια 2,5MeV.

Κλικ για Μεγάλη Φωτογραφία

Αν τα μετρούμενα νετρόνια είναι θερμοπυρηνικά, τότε θα πρέπει να εμφανίζεται ένα μέγιστό τους στην ενέργεια των 2,5MeV, και η πιστοποίηση ενός τέτοιου μεγίστου θ' αποτελούσε μια ελάχιστη έαπόδειξη για την επιβεβαίωση της σύντηξης. Η παραγωγή του τριτίου δεν αποτελεί ικανή ένδειξη, διότι είναι δύσκολο ν΄αποσαφηνιστεί η πηγή τους.".
Ο Moss απορρίπτει τα συμπεράσματα της δημοσίευσης, χωρίς να συνοδεύονται από την ύπαρξη της κορυφής των 2,5MeV. Αυτό όμως δεν σημαίνει ότι αποκλείει την ύπαρξη θερμοπυρηνικών νετρονίων. Απλά λέει ότι ακόμα δεν έχουμε ικανές αποδείξεις.

Ο Seth Putterman, ένας εξέχων πειραματικός της ηχοφωταύγειας, στο  UCLA, εστιάζει στο σημείο της δημοσίευσης όπου ανακοινώνεται μια αναλογία 1000:1 για τα νετρόνια που παράγονται σε σχέση με αυτά που προσπίπτουν στη φυσαλίδα.

Θα ήταν δυνατόν, σχολιάζει, να χρησιμοποιηθεί περαιτέρω ένα ξεκάθαρο και ισχυρό σήμα ώστε ν΄ ανιχνευτεί ένα επίσης  φάσμα των παραγομένων νετρονίων. Ο Putterman λέει επίσης ότι ποτέ στο παρελθόν δεν υπήρξε δημοσίευση που ν΄αναφέρει την παραγωγή νετρονίων ως συνοδευτικό φαινόμενο της ηχοφωταύγειας.

Οι συγγραφείς του άρθρου στο Science έχουν προκαλέσει τους συναδέλφους τους να επαναλάβουν το πείραμα. Λένε ότι ξαναανέλυσαν τα δεδομένα των Shapira και Saltmarsh και βρήκαν ότι είναι συμβιβαστά με την "ηχοσύντηξη" και ότι εξασφαλίζουν μια ανεξάρτητη επιβεβαίωση στο επίμαχο αυτό θέμα.

Το θέμα προς το παρόν παραμένει ανοιχτό και τα μελλοντικά πειράματα θα ξεκαθαρίσουν αν μπορούμε πράγματι να έχουμε σύντηξη προερχόμενη από απλά μηχανικά συστήματα.

Ηχοφωταύγεια

Η ηχοφωταύγεια είναι το παράξενο φαινόμενο της εκπομπής φωτεινής ακτινοβολίας από ένα υγρό το οποίο περιέχει διαλυμένα αέρια και υποβάλλεται σε δονήσεις με υπερήχους. Αν η ένταση των υπερήχων είναι αρκετά μεγάλη, τότε στη μάζα του υγρού λαμβάνει χώρα ένα φαινόμενο "σπηλαίωσης". Η θερμοκρασία των παραγομένων μικροσκοπικών φυσαλλίδων του αερίου είναι πολύ μεγάλη, με αποτέλεσμα οι φυσαλλίδες να γίνονται διάπυρες (να φωτοβολούν).

Η προέλευση της ηχοφωταύγειας είναι ένα από τα μεγάλα μυστήρια στη φυσική. Σε ένα χαρακτηριστικό πείραμα ηχοφωταύγειας, η φυσαλλίδα μπορεί να επεκταθεί σε ένα μέγεθος μέχρι 50μm και έπειτα να καταρεύσει σε μιά ακτίνα λιγώτερο από 1μm, περίπου μέσα σε 50μsec. Εκπέμπονται δε σύντομες λάμψεις φωτός μέσα σε αυτήν την ελάχιστη ακτίνα.