Σύντηξη με φυσαλίδες

Από την ιστοσελίδα PhysicsWeb, 3 Μαρτίου 2004

Η σύντηξη με τη βοήθεια φυσαλίδων, η φαινόμενη δηλαδή παραγωγή ενέργειας σύντηξης από τη βίαιη κατάρρευση φυσαλίδων μέσα σε ένα δοχείο με υγρό, αναφέρθηκε πρόσφατα σε μια δημοσίευση που έγινε δεκτή στο περιοδικό Physical Review E

Η εργασία είναι μια συνέχεια μιας άλλης αμφιλεγόμενης εργασίας που δημοσιεύτηκε πριν δύο χρόνια. (Βλέπε εδώ), η οποία περιγράφει "στατιστικά σημαντικές εκπομπές νετρονίων και ακτίνων-γ" όταν ηχητικά κύματα και παλμοί από νετρόνια χτυπούν ένα δοχείο με ακετόνη που έχει ψυχθεί, ενώ μέσα στην ακετόνη περιέχεται και δευτέριο.

Παλλόμενα ηχητικά κύματα ανάγκασαν τις φυσαλίδες στην ακετόνη να διασταλούν και έπειτα να καταρρεύσουν πολύ απότομα, δημιουργώντας ισχυρά κύματα κλονισμού συμπίεσης γύρω από και μέσα στις φυσαλίδες. Τα εσωτερικά κύματα κλονισμού κινούμενα για την ταχύτητα του ήχου,  προσέκρουσαν στο κέντρο των φυσαλίδων προκαλώντας έτσι πολύ υψηλή συμπίεση και ανεβάζοντας τις θερμοκρασίες σε περίπου 100 εκατομμύρια Kelvin.

Οι ερευνητές (Rusi Taleyarkhan, που εργαζόταν στο Oak Ridge αλλά τώρα εργάζεται στο πανεπιστήμιο Purdue, ) αναφέρουν την παρατήρηση φωτεινών αναλαμπών (φαινόμενο ηχοφωταύγειας) όπως και την παρατήρηση εκπομπής νετρονίων με ενέργειες μικρότερες από 2,5 MeV - πράγμα που αναμένεται μετά από τη σύντηξη ζευγών πυρήνων δευτερίου και την έκλυση ενέργειας μέσα στη διάταξή που χρησιμοποίησαν.

Άλλες τεχνικές τήξης, όπως εκείνες που χρησιμοποιούν ισχυρά μαγνητικά πεδία ή λέιζερ για να συμπιέσουν το πλάσμα, δεν μπορούν εύκολα να επιτύχουν την απαραίτητη συμπίεση, λέει ο Richard Τ. Lahey της Αμερικανικής Πυρηνικής Εταιρείας (ANS). Στην νέα προσέγγιση της σύντηξης, η πανταχόθεν συμπίεση του πλάσματος επιτεύχθηκε λόγω της αδράνειας του υγρού που περιβάλλει τις φυσαλίδες που εκρήχτηκαν.

Ενώ οι ερευνητές περιγράφουν μια σειρά από βελτιώσεις στην πειραματική τους διάταξη, μετά από τις παρατηρήσεις που δέχτηκαν για την αρχική τους εργασία πριν από δύο χρόνια, οι επικριτές τους όπως ο Aaron Galonsky, από το πανεπιστήμιο του Michigan, έχουν ακόμη ενδοιασμούς.

Σύμφωνα με τον Aaron Galonsky, οι συγγραφείς δεν έχουν καταδείξει ότι τα δεδομένα για την εκπομπή νετρονίων από την ηχοσύντηξη είναι απαλλαγμένα από ακτίνες-γ.

Ο διαχωρισμός των σημάτων από τα νετρόνια και τις ακτίνες-γ είναι απαραίτητος διότι μόνο ένα καθαρό ενεργειακό φάσμα από νετρόνια θα αποτελούσε μια αδιάψευστη μαρτυρία ότι συνέβη πυρηνική σύντηξη.

Ο Willy Moss του εργαστηρίου Livermore, λέει: "Αν και πιστεύω ότι η θερμοπυρηνική ηχο-σύντηξη [να μην την συγχέουμε με την ψυχρή σύντηξη] μπορεί να μην είναι αδύνατη, ....εν τούτοις δεν έχω ακόμη πεισθεί....Πιστεύω ότι χρειάζεται να γίνου και άλλοι έλεγχοι παρόλο που αρκετοί έχουν γίνει και στην παρούσα εργασία.... αν λόγου χάριν παράγονται νετρόνια, τι θα παρατηρούσαμε αν μετακινηθεί ο σπινθηριστής που καταγράφει τα σήματα πιο μακριά από το δείγμα, ώστε να δούμε αν το σήμα ελαττώνεται εξαιτίας της ελάττωσης της στερεάς γωνίας που βλέπει ο ανιχνευτής;"

Το 2002, η ομάδα του Rusi Taleyarkhan στο Εθνικό Εργαστήριο του Oak Ridge στο Tennessee, προκάλεσαν θύελλα στην επιστημονική κοινότητα, όταν ανήγγειλαν ότι θα μπορούσαν να κάνουν σύντηξη πυρήνων υδρογόνων βομβαρδίζοντας με ηχητικά κύματα φυσαλίδες που ανέβλυζαν μέσα σε ένα δοχείο με ακετόνη - μια διαδικασία που λέγεται ηχοσύντηξη.

Η έρευνα προσέλκυσε αμέσως το ενδιαφέρον των επιστημόνων, καθώς η πυρηνική σύντηξη είναι θεωρητικά η ιδανική πηγή ενέργειας. Αντίθετα με την πυρηνική σχάση, δεν απαιτεί ακριβά ραδιενεργά καύσιμα, και τα παραπροϊόντα της δεν είναι τόσο επικίνδυνα όσο τα απόβλητα των πυρηνικών αντιδραστήρων.

Άλλοι ειδικοί όπως ο Mike Saltmarsh, από το Oak Ridge, προσπάθησαν να αναπαράγουν τα αποτελέσματα της αρχικής εργασίας αλλά δεν είχαν θετικό αποτέλεσμα, βλέπε Shapira and Saltmarsh, Phys Rev Lett, 19 Αυγούστου 2002). Είχαν δηλαδή αποτύχει να ανιχνεύσουν νετρόνια ή ραδιενεργό τρίτιο, τα βασικά προϊόντα της αντίδρασης.

Το πείραμα του 2002

Η αμφισβήτηση πηγάζει από το γεγονός ότι στα περισσότερα από τα πειράματα σύντηξης χρησιμοποιούνται τεράστιες συσκευές (Tokamak), που μιμούνται τις συνθήκες που επικρατούν στον Ήλιο και συμπιέζουν το υδρογόνο σε θερμοκρασίες εκατομμυρίων βαθμών Κελσίου, με τη βοήθεια μαγνητικών πεδίων.

Οι ερευνητές τότε βομβάρδισαν με ηχητικά κύματα ακετόνη, στην οποία τα άτομα υδρογόνου είχαν αντικατασταθεί από το ισότοπο δευτέριο. Τα κύματα προκάλεσαν την εμφάνιση μικροσκοπικών φυσαλίδων (ακουστική σπηλαίωση) οι οποίες διαδοχικά διογκώνονταν και κατέρρεαν.

Οι ερευνητές υποστήριξαν ότι η κατάρρευση των φυσαλίδων δημιούργησε στιγμιαία, αλλά ισχυρά ωστικά κύματα, τα οποία θα μπορούσαν να προκαλέσουν τη σύντηξη δύο ατόμων δευτέριου.

Από την αντίδραση αυτή θα προέκυπταν είτε ένας πυρήνας τριτίου (ένα ισότοπο του υδρογόνου) και ένα πρωτόνιο, είτε ένα άτομο ήλιου-3 και ένα νετρόνιο με ενέργεια 2,5 MeV.

Το 2002, οι επικριτές του Ταλέιαρκαν είχαν εντοπίσει ασυνέπειες στα ποσά νετρονίων και τριτίου, καθώς και πιθανά σφάλματα στη ρύθμιση του ανιχνευτή νετρονίων.

Τώρα ο Taleyarkhan ισχυρίζεται ότι έχει βελτιώσει τον εξοπλισμό του, έτσι ώστε να είναι καλύτερος στην ανίχνευση των νετρονίων.

Αλλά, λέει, ότι τα αποδεικτικά στοιχεία για τη σύντηξη είναι ακόμα ισχυρότερα αυτή τη φορά: τα νετρόνια εμφανίζουν τη σωστή ενέργεια και η ποσότητα τους ταιριάζουν με το ποσό του τριτίου που ανιχνεύεται.

Αναφορά: Physical Review E. (Taleyarkhan και άλλοι., στο προσεχές τεύχος Μαρτίου 2004).