Ядерні реакції в лампочках і бактеріях

1. Реактор «E-Сat» Андреа Россі
2. Електровзрив вольфрамової зволікання - початок ХХ століття
3. Електровзрив вольфрамової зволікання: 90 років по тому
4. Прискорення альфа-розпаду за допомогою лазера
5. Низькоенергетичні ядерні реакції в живих системах
6. А що з відтворюваністю?
7. спроба інтерпретації

У науці є свої заборонені теми, свої табу. Сьогодні мало хто з вчених наважиться займатися дослідженням біополів, надмалих доз, структури води ...

Області складні, каламутні, що важко піддаються. Тут легко втратити репутацію, уславившись псевдовчених, а вже про отримання гранту говорити не доводиться. У науці не можна і небезпечно виходити за рамки загальноприйнятих уявлень, зазіхати на догми. Але саме зусилля сміливців, готових бути не такими, як усі, часом прокладають нові дороги в пізнанні.

Ми не раз спостерігали, як у міру розвитку науки догми починають похитуватися і поступово набувають статусу неповного, попереднього знання. Так, і не раз, було в біології. Так було в фізиці. Те ж саме ми спостерігаємо в хімії. На наших очах істина з підручника «склад і властивості речовини не залежать від способів його отримання» впала під натиском нанотехнологій. Виявилося, що речовина в наноформе може кардинально змінити властивості - наприклад, золото перестане бути благородним металом.

Сьогодні ми можемо констатувати, що є неабияка кількість експериментів, результати яких неможливо пояснити з позицій загальноприйнятих поглядів. І завдання науки - не відмахується від них, а копати і намагатися дістатися до істини. Позиція «цього не може бути, тому що не може бути ніколи» зручна, звичайно, але вона нічого не може пояснити. Більш того, незрозумілі, незрозумілі експерименти можуть стати провісниками відкриттів в науці, як це вже траплялося. Одна з таких гарячих в прямому і переносному сенсі тим - так звані низькоенергетичні ядерні реакції, які сьогодні називають LENR - Low-Energy Nuclear Reaction.

Ми попросили доктора фізико-математичних наук Степана Миколайовича Андрєєва з Інституту загальної фізики ім. А. М. Прохорова РАН познайомити нас з істотою проблеми і з деякими науковими експериментами, виконаними в російських і західних лабораторіях і опублікованими в наукових журналах. Експериментами, результати яких ми поки пояснити не можемо.

Реактор «E-Сat» Андреа Россі

В середині жовтня 2014 року світова наукова спільнота було схвильована новиною - вийшов звіт Джузеппе Леві, професора фізики Болонського університету, і співавторів про результати тестування реактора «E-Сat», створеного італійським винахідником Андреа Россі.

Нагадаємо, що в 2011 році А. Россі представив на суд громадськості установку, над якою він працював багато років у співпраці з фізиком Серджо Фокарді. Реактор, названий «E-Сat» (скорочено від англійського Energy Catalizer), виробляв аномальне кількість енергії. Протягом останніх чотирьох років «E-Сat» тестували різні групи дослідників, оскільки наукове співтовариство наполягало на незалежній експертизі.

Найтриваліший і грунтовний тест, що фіксує всі необхідні параметри процесу, виконала в березні 2014 року група Джузеппе Леві, в яку увійшли такі незалежні експерти, як Івлін Фоскі, фізик-теоретик з Італійського національного інституту ядерної фізики в Болоньї, професор фізики Ханно Ессен з Королівського технологічного інституту в Стокгольмі і, до речі, колишній голова Шведського товариства скептиків, а також шведські фізики Бо Хойстад, Роланд Петерсон, Ларс Тегнер з Упсальского університету. Експерти підтвердили, що пристрій (рис. 1), в якому один грам палива нагрівали до температури близько 1400 ° С за допомогою електрики, виробляло аномальне кількість тепла (AMS Acta, 2014 року, doi :).

Мал. 1. Реактор «E-Cat» Андреа Россі в роботі. Винахідник не розкриває, як влаштований реактор. Однак відомо, що всередині керамічної трубки розміщені паливний заряд, нагрівальні елементи і термопара. Поверхня трубки ребриста, щоб краще відводилося тепло.

Реактор був керамічну трубочку довжиною 20 см і діаметром 2 см. Всередині реактора були розташовані паливний заряд, нагрівальні елементи і термопара, сигнал з якої подавався на блок управління нагрівом. Харчування до реактору підводили від електричної мережі з напругою 380 вольт по трьом жароміцним проводам, які розігрівалися до червоного під час роботи реактора. Паливо складалося в основному з порошку нікелю (90%) і алюмогідріда літію LiAlH4 (10%). При нагріванні алюмогідрид літію розкладався і виділяв водень, який міг поглинатися нікелем і вступати з ним в екзотермічну реакцію.

У звіті повідомлялося, що загальна кількість тепла, виділена пристроєм за 32 дня безперервної роботи, склало близько 6 ГДж. Елементарні оцінки показують, що енергоємність порошку більш ніж в тисячу разів перевищує енергоємність, наприклад, бензину!

В результаті ретельних аналізів елементного і ізотопного складу експерти надійно встановили, що у відпрацьованому паливі з'явилися зміни в співвідношеннях ізотопів літію та нікелю. Якщо у вихідному паливі вміст ізотопів літію збігалося з природним: 6Li - 7,5%, 7Li - 92,5%, то в відпрацьованому паливі зміст 6Li збільшилася до 92%, а вміст 7Li зменшилася до 8%. Настільки ж сильними були спотворення ізотопного складу для нікелю. Наприклад, вміст ізотопу нікелю 62Ni в «золі» склало 99%, хоча в вихідному паливі його було всього 4%. Виявлені зміни ізотопного складу і аномально високе тепловиділення вказували на те, що в реакторі, можливо, протікали ядерні процеси. Однак ніяких ознак підвищеної радіоактивності, характерною для ядерних реакцій, не було зафіксовано ні під час роботи пристрою, ні після його зупинки.

Процеси, які відбуваються в реакторі, не могли бути ядерними реакціями поділу, оскільки паливо складалося з стабільних речовин. Реакції синтезу ядер також виключаються, адже з точки зору сучасної ядерної фізики температура 1400 ° С мізерно мала для подолання сил кулонівського відштовхування ядер. Саме тому використання гучного терміна «холодний термояд» для подібного роду процесів - помилка, яка вводить в оману.

Ймовірно, тут ми стикаємося з проявами нового типу реакцій, в яких відбуваються колективні низькоенергетичні перетворення ядер елементів, що входять до складу палива. Оцінка енергій таких реакцій дає величину порядку 1-10 кеВ на нуклон, тобто вони займають проміжне положення між «звичайними» високоенергетичними ядерними реакціями (енергії більше 1 МеВ на нуклон) і хімічними реакціями (енергії близько 1 еВ на атом).

Поки що ніхто не може задовільно пояснити описаний феномен, а гіпотези, висунуті декількома авторами, не витримують критики. Щоб встановити фізичні механізми нового явища, необхідно ретельно вивчити можливі прояви подібних низькоенергетичних ядерних реакцій в різних експериментальних постановках і узагальнити отримані дані. Тим більше що подібних непояснених фактів за багато років накопичилося вагоме кількість. Ось лише деякі з них.

Електровзрив вольфрамової зволікання - початок ХХ століття

У 1922 році співробітники хімічної лабораторії Чиказького університету Кларенс Айріон і Джеральд Вендт опублікували роботу, присвячену дослідженню електровибуху вольфрамової зволікання в вакуумі (GL Wendt, CE Irion,. Journal of the American Chemical Society, 1922, 44, 1887-1894, російський переклад:) .

У електровибуху немає нічого екзотичного. Це явище було відкрито ні багато ні мало в кінці XVIII століття, а в побуті ми його постійно спостерігаємо, коли при короткому замиканні перегорають електролампочки (лампочки розжарювання, зрозуміло). Що ж відбувається при електровибуху? Якщо сила струму, що протікає через металевий дріт, велика, то метал починає плавитися і випаровуватися. Поблизу поверхні дроту утворюється плазма. Нагрівання відбувається нерівномірно: у випадкових місцях дроту з'являються «гарячі точки», в яких виділяється більше тепла, температура досягає пікових значень, і відбувається вибуховий руйнування матеріалу.

Найдивовижніше в цій історії те, що вчені спочатку розраховували експериментально виявити розкладання вольфраму на більш легкі хімічні елементи. У свій намір Айріон і Вендт спиралися на такі вже відомі на той час факти.

По-перше, у видимому спектрі випромінювання Сонця та інших зірок відсутні характерні оптичні лінії, що належать важким хімічних елементів. По-друге, температура поверхні Сонця становить близько 6000 ° С. Отже, розсудили вони, атоми важких елементів не можуть існувати при таких температурах. По-третє, при розряді конденсаторної батареї на металеву зволікання температура плазми, що утворюється при електровибуху, може досягати 20 000 ° С.

Виходячи з цього, американські вчені припустили, що якщо через тонкий дріт з важкого хімічного елемента, наприклад вольфраму, пропустити сильний електричний струм і нагріти її до температур, порівнянних з температурою Сонця, то ядра вольфраму виявляться в нестабільному стані і разложатся на більш легкі елементи. Вони ретельно підготували і блискуче провели експеримент, користуючись при цьому вельми простими засобами.

Електровзрив вольфрамової зволікання проводили в скляній сферичної колбі (рис. 2), замикаючи на неї конденсатор ємністю 0,1 микрофарад, заряджений до напруги 35 кіловольт. Зволікання розташовувалася між двома кріпильними вольфрамовими електродами, упаяними в колбу з двох протилежних сторін. Крім того, в колбі був додатковий «спектральний» електрод, який служив для запалювання плазмового розряду в газі, що утворився після електровибуху.

Мал. 2. Схема разрядно-вибухової камери Айріона і Вендта (експеримент 1922 роки)

Слід зазначити деякі важливі технічні деталі експерименту. При його підготовці колбу поміщали в піч, де вона безперервно прогрівається при 300 ° С протягом 15 годин і весь цей час з неї відкачували газ. Разом з прогріванням колби по вольфрамової зволікання пропускали електричний струм, що нагрівав її до температури 2000 ° С. Після дегазації скляний патрубок, що з'єднує колбу з ртутним насосом, розплавляли за допомогою пальника і запаювали. Автори роботи стверджували, що вжиті заходи дозволяли зберегти надзвичайно низький тиск залишкових газів в колбі протягом 12 годин. Тому при подачі високовольтної напруги 50 кіловольт між «спектральним» і кріпильних електродами пробою не було.

Айріон і Вендт виконали двадцять один експеримент з електровибуху. В результаті кожного досвіду в колбі утворювалося порядку 1019 частинок невідомого газу. Спектральний аналіз показував, що в ньому була присутня характерна лінія гелію-4. Автори припустили, що гелій утворюється в результаті альфа-розпаду вольфраму, індукованого електровибуху. Нагадаємо, що альфа-частинки, що з'являються в процесі альфа-розпаду, є ядрами атома 4He.

Публікація Айріона і Вендта викликала великий резонанс в науковому співтоваристві того часу. Сам Резерфорд звернув увагу на цю роботу. Він висловив глибокий сумнів у тому, що використовувалося в експерименті напруга (35 кВ) досить велике, щоб електрони могли індукувати ядерні реакції в металі. Бажаючи перевірити результати американських вчених, Резерфорд виконав свій експеримент - опромінив вольфрамову мішень пучком електронів з енергією 100 кілоелектронвольт. Резерфорд не виявлено ніяких слідів ядерних реакцій в вольфрамі, про що в досить різкій формі зробив коротке повідомлення в журналі Nature. Наукове співтовариство прийняло сторону Резерфорда, роботу Айріона і Вендта визнали помилковою і забули на довгі роки.

Електровзрив вольфрамової зволікання: 90 років по тому

Тільки через 90 років за повторення дослідів Айріона і Вендта взявся російський науковий колектив під керівництвом доктора фізико-математичних наук Леоніда Ірбековіча Уруцкоева. Експерименти, оснащені сучасною експериментальною і діагностичною апаратурою, проводили в легендарному Сухумі фізико-технічному інституті в Абхазії. Свою установку фізики назвали «ГЕЛІОС» в честь дороговказною ідеї Айріона і Вендта (рис. 3). Кварцова вибухова камера розташована у верхній частині установки і підключена до вакуумної системи - Турбомолекулярний насосу (забарвлений в блакитний колір). Чотири чорних кабелю тягнуться до вибуховій камері від розрядника конденсаторної батареї ємністю 0,1 микрофарад, яка стоїть зліва від установки. Для електровибуху батарею заряджали до 35-40 кіловольт. Діагностична апаратура, яка використовується в експериментах (не відображено на малюнку), дозволяла досліджувати спектральний склад світіння плазми, яка утворювалася при електровибуху зволікання, а також хімічний і елементний склад продуктів її розпаду.

Мал. 3. Так виглядає установка «ГЕЛІОС», в якій група Л. І. Уруцкоева досліджувала вибух вольфрамової зволікання в вакуумі (експеримент 2012 року)

Експерименти групи Уруцкоева підтвердили основний висновок роботи дев'яносторічною давності. Дійсно, в результаті електровибуху вольфраму утворювалося надмірна кількість атомів гелію-4 (близько 1016 частинок). Якщо ж вольфрамову зволікання замінювали на залізну, то гелій не утворювався. Зауважимо, що в експериментах на установці «ГЕЛІОС» дослідники зафіксували в тисячу разів менші за атоми гелію, ніж в експериментах Айріона і Вендта, хоча «енерговклад» в зволікання був приблизно однаковий. З чим пов'язана така відмінність - ще належить з'ясувати.

Під час електровибуху матеріал зволікання розпорошувався на внутрішню поверхню вибухової камери. Мас-спектрометричний аналіз показав, що в цих твердих залишках спостерігався дефіцит ізотопу вольфраму-180, хоча в вихідної зволіканні його концентрація відповідала природного. Цей факт також може свідчити про можливе альфа-розпаді вольфраму або іншого ядерного процесу при електровибуху зволікання (Л. І. Уруцкоев, А. А. Рухадзе, Д. В. Філіппов, А. О. Бірюков та ін.. «Короткі повідомлення по фізики ФІАН », 2012 7, 13-18).

Прискорення альфа-розпаду за допомогою лазера

До низькоенергетичним ядерних реакцій можна віднести і деякі процеси, що прискорюють спонтанні ядерні перетворення радіоактивних елементів. Цікаві результати в цій області отримали в Інституті загальної фізики ім. А. М. Прохорова РАН в лабораторії, очолюваної доктором фізико-математичних наук Георгієм Айратович Шафеевим. Вчені відкрили дивовижний ефект: альфа-розпад урану-238 прискорювався під дією лазерного випромінювання з відносно невеликою пікової інтенсивністю 1012-1013 Вт / см2 (А. В. Сімакіну, Г. А. шафе,. «Квантова електроніка», 2011, 41, 7, 614-618).

Мал. 4. Мікрофотографія наночастинок золота, отриманих при опроміненні лазером золотий мішені у водному розчині солі цезію-137 (експеримент 2011 року)

Ось як виглядав експеримент. У кювету з водним розчином солі урану UO2Cl2 з концентрацією 5-35 мг / мл поміщали мішень з золота, яку опромінювали лазерними імпульсами з довжиною хвилі 532 нанометра, тривалістю 150 пикосекунд, частотою повторення 1 кілогерц протягом однієї години. При таких умовах поверхню мішені частково розплавляється, а рідина, що контактує з нею, миттєво закипає. Тиск пару розбризкує нанорозмірні крапельки золота з поверхні мішені в навколишню рідину, де вони охолоджуються і перетворюються в тверді наночастинки з характерним розміром 10 нанометрів. Такий процес називають лазерної абляцией в рідини і широко використовують, коли потрібно приготувати колоїдні розчини наночастинок різних металів.

В експериментах Шафеева за одну годину опромінення золотий мішені утворювалося 1015 наночастинок золота в 1 см3 розчину. Оптичні властивості таких наночастинок радикально відрізняються від властивостей масивним золотим пластинки: вони не відбивають світло, а поглинають його, причому електромагнітне поле світлової хвилі поблизу наночастинок може посилюватися в 100-10 000 разів і досягати внутрішньоатомних величин!

Ядра урану і продуктів його розпаду (торій, протактиний), що опинилися поблизу цих наночастинок, піддавалися впливу багаторазово посилених лазерних електромагнітних полів. В результаті помітно змінилася їх радіоактивність. Зокрема, гамма-активність торію-234 збільшилася в два рази. (Гамма-активність зразків до і після лазерного опромінення вимірювали напівпровідникових гамма-спектрометром.) Оскільки торій-234 виникає в результаті альфа-розпаду урану-238, збільшення його гамма-активності свідчить про прискорення альфа-розпаду цього ізотопу урану. Відзначимо, що гамма-активність урану-235 НЕ зросла.

Вчені з ІТФ РАН виявило, что Лазерне випромінювання может пріскорюваті НЕ только альфа-розпад, но и бета-розпад радіоактівного ізотопу 137Cs - одного з головних компонентів радіоактівніх вікідів и відходів. У своих експеримент смороду вікорістовувалі зелений лазер на парах МІДІ, что працює в імпульсно-періодічному режімі з трівалістю імпульсу 15 наносекунд, частота повторення імпульсів 15 кілогерц и пікової інтенсівністю 109 Вт / см2. Лазерне випромінювання впливало на золоту мішень, вміщену в кювету з водним розчином солі 137Cs, зміст якого в розчині об'ємом 2 мл становило приблизно 20 пикограмм.

Через дві години опромінення мішені дослідники зафіксували, що в кюветі утворився колоїдний розчин з наночастинками золота розміром 30 нм (рис. 4), а гамма-активність цезію-137 (і, отже, його концентрація в розчині) зменшилася на 75%. Період напіврозпаду цезію-137 становить близько 30 років. Значить, таке зменшення активності, яке було отримано в двогодинному експерименті, має відбуватися в природних умовах приблизно за 60 років. Поділивши 60 років на дві години, отримаємо, що протягом лазерного впливу швидкість розпаду збільшилася приблизно в 260 000 разів. Таке гігантське зростання швидкості бета-розпаду мало б перетворити кювету з розчином цезію в потужне джерело гамма-випромінювання, що супроводжує звичайний бета-розпад цезію-137. Однак насправді цього не відбувається. Радіаційні вимірювання показали, що гамма-активність розчину солі не збільшується (EV Barmina, AV Simakin, GA Shafeev,. Quantum Electronics, 2014 року, 44, 8, 791-792).

Цей факт говорить про те, що при лазерному впливі розпад цезію-137 йде не по найбільш вірогідному (94,6%) в нормальних умовах сценарієм з випромінюванням гамма-кванта з енергією 662 кеВ, а по іншому - безизлучательним. Це, імовірно, прямий бета-розпад з утворенням ядра стабільного ізотопу 137Ba, який в нормальних умовах реалізується тільки в 5,4% випадків.

Чому відбувається такий перерозподіл ймовірностей в реакції бета-розпаду цезію - поки неясно. Проте є інші незалежні дослідження, які підтверджують, що прискорена дезактивація цезію-137 можлива навіть в живих системах.

За темі: Ядерний реактор в живій клітині

Низькоенергетичні ядерні реакції в живих системах

Пошуком низькоенергетичних ядерних реакцій в біологічних об'єктах вже більше двадцяти років займається доктор фізико-математичних наук Алла Олександрівна Корнілова на Фізичному факультеті Московського державного університету ім. М. В. Ломоносова. Об'єктами перших дослідів стали культури бактерій Bacillus subtilis, Escherichia coli, Deinococcus radiodurans. Їх поміщали в живильне середовище, обедненную залізом, але містить сіль марганцю MnSO4 і важку воду D2O. Експерименти показали, що в цій системі вироблявся дефіцитний ізотоп заліза - 57Fe (Vysotskii VI, Kornilova AA, Samoylenko II, Experimental discovery of the phenomenon of low-energy nuclear transmutation of isotopes (Mn55 to Fe57) in growing biological cultures, Proceedings of 6th International Conference on Cold Fusion, 1996, Japan, 2, 687-693).

На думку авторів дослідження, ізотоп 57Fe з'являвся в зростаючих клітинах бактерій в результаті реакції 55Mn + d = 57Fe (d - ядро ​​атома дейтерію, що складається з протона і нейтрона). Певним аргументом на користь пропонованої гіпотези служить той факт, що якщо важку воду замінити на легку або виключити сіль марганцю зі складу живильного середовища, то ізотоп 57Fe бактерії не напрацьовували.

Переконавшись, що ядерні перетворення стабільних хімічних елементів можливі в мікробіологічних культурах, А. А. Корнілова застосувала свій метод до дезактивації довгоіснуючих радіоактивних ізотопів (Vysotskii VI, Kornilova AA,. Annals of Nuclear Energy, 2013, 62, 626-633). Цього разу Корнілова працювала ні з монокультурами бактерій, а з сверхассоціаціей мікроорганізмів різних типів, щоб підвищити їх виживання в агресивних середовищах. Кожна група цього співтовариства максимально адаптована до спільної життєдіяльності, колективної взаємодопомоги і взаємозахист. В результаті сверхассоціація добре пристосовується до самих різних умов зовнішнього середовища, в тому числі і до підвищеної радіації. Типова максимальна доза, яку витримують звичайні мікробіологічні культури, відповідає 30 кілорад, а сверхассоціаціі витримують на кілька порядків більше, причому їх метаболічна активність майже не послаблюється.

У скляні кювети поміщали рівні кількості концентрованої біомаси вищезазначених мікроорганізмів і 10 мл розчину солі цезію-137 в дистильованої воді. Початкова гамма-активність розчину дорівнювала 20 000 беккерелів. В деякі кювети додатково додавали солі життєво важливих мікроелементів Ca, K і Na. Закриті кювети витримували при 20 ° C і кожні сім днів вимірювали їх гамма-активність за допомогою високоточної детектора.

За сто днів експерименту в контрольній кюветі, яка не містить мікроорганізми, активність цезію-137 зменшилася на 0,6%. У кюветі, додатково містить сіль калію, - на 1%. Швидше за все активність падала в кюветі, додатково містить сіль кальцію. Тут гамма-активність зменшилася на 24%, що еквівалентно скороченню періоду напіврозпаду цезію в 12 разів!

Автори висунули гіпотезу, що в результаті життєдіяльності мікроорганізмів 137Cs перетворюється в 138Ba - біохімічний аналог калію. Якщо калію в живильному середовищі мало, то трансформація цезію в барій відбувається прискорено, якщо багато, то процес трансформації блокується. Що стосується ролі кальцію, то вона проста. Завдяки його присутності в живильному середовищі популяція мікроорганізмів швидко зростає і, отже, споживає більше калію або його біохімічного аналога - барію, тобто підштовхує трансформацію цезію в барій.

А що з відтворюваністю?

Питання про відтворюваності описаних вище експериментів вимагає деяких пояснень. Реактор «E-Cat», подкупающий своєю простотою, намагаються відтворити сотні, якщо не тисячі винахідників-ентузіастів по всьому світу. Існують навіть в Інтернеті, на яких «реплікатори» обмінюються досвідом і демонструють свої досягнення. Певних успіхів у цьому напрямку домігся російський винахідник Олександр Георгійович Пархомов. Йому вдалося сконструювати теплогенератор, який працює на суміші порошку нікелю і алюмогідріда літію, який дає надмірну кількість енергії (А. Г. Пархомов,. «Журнал формуються напрямків науки», 2015-го, 8, 34-39). Однак на відміну від експериментів Россі спотворень ізотопного складу в відпрацьованому паливі виявити не вдалося.

Експерименти по електровибуху вольфрамових дротиків, як і по лазерному прискоренню розпаду радіоактивних елементів, набагато більш складні з технічної точки зору і можуть бути відтворені тільки в серйозних наукових лабораторіях. У зв'язку з цим на місце питання про відтворюваності експерименту приходить питання про його повторюваності. Для експериментів по низькоенергетичним ядерних реакцій типова ситуація, коли в ідентичних умовах проведення експерименту ефект присутній, то немає. Справа в тому, що не вдається контролювати всі параметри процесу, включаючи, мабуть, і основний - поки не виявлений. Пошук потрібних режимів йде практично наосліп і займає багато місяців і навіть роки. Експериментаторам не раз доводилося міняти принципову схему установки в процесі пошуку керуючого параметра - тієї «ручки», яку потрібно «крутити», щоб домогтися задовільною повторюваності. На даний момент повторюваність в описаних вище експериментах становить приблизно 30%, тобто позитивний результат виходить в кожному третьому досвіді. Багато це чи мало, судити читачеві. Зрозумілим є одне: без створення адекватної теоретичної моделі досліджуваних явищ навряд чи вдасться кардинально поліпшити цей параметр.

спроба інтерпретації

Незважаючи на переконливі експериментальні результати, що підтверджують можливість ядерних перетворень стабільних хімічних елементів, а також прискорення розпаду радіоактивних речовин, фізичні механізми цих процесів поки невідомі.

Основна загадка низькоенергетичних ядерних реакцій - як позитивно заряджені ядра при зближенні долають сили відштовхування, так званий кулонівський бар'єр. Зазвичай для цього потрібні температури в мільйони градусів Цельсія. Очевидно, що в розглянутих експериментах такі температури не досягаються. Проте є ненульова ймовірність того, що частка, яка не володіє достатньою кінетичної енергією для подолання сил відштовхування, все ж виявиться поблизу ядра і вступить з ним в ядерну реакцію.

Цей ефект, який отримав назву тунельного, має чисто квантову природу і тісно пов'язаний з принципом невизначеності Гейзенберга. Згідно з цим принципом, квантова частинка (наприклад, ядро ​​атома) не може мати точно задані значення координати і імпульсу одночасно. Твір невизначеностей (непереборних випадкових відхилень від точного значення) координати і імпульсу обмежена знизу величиною, пропорційною постійної Планка h. Це ж твір визначає ймовірність тунелювання через потенційний бар'єр: чим більше твір невизначеностей координати і імпульсу частинки, тим вище ця вірогідність.

У роботах доктора фізико-математичних наук, професора Володимира Івановича Манько та співавторів показано, що в певних станах квантової частинки (так званих когерентних корелюється станах) твір невизначеностей може на кілька порядків перевищувати постійну Планка. Отже, для квантових частинок в таких станах ймовірність подолання кулонівського бар'єру буде зростати (В. В. Додонов, В. І. Манько,. «Праці ФІАН». Москва: Наука, 1987, т. 183, с. 286).

Якщо в когерентном корелювати стані опиняться одночасно кілька ядер різних хімічних елементів, то в цьому випадку може протікати якийсь колективний процес, що приводить до перерозподілу протонів і нейтронів між ними. Імовірність такого процесу буде тим більше, чим менше різниця енергій початкового і кінцевого станів ансамблю ядер. Саме ця обставина, мабуть, і визначає проміжне положення низькоенергетичних ядерних реакцій між хімічними і «звичайними» ядерними реакціями.

Як формуються когерентні корельовані стану? Що змушує ядра об'єднуватися в ансамблі і обмінюватися нуклонами? Які ядра можуть, а які не можуть брати участь в цьому процесі? На ці та на багато інших питань поки немає відповідей. Теоретики роблять тільки перші кроки на шляху вирішення цієї надзвичайно цікавої задачі.

Тому на даному етапі основна роль в дослідженнях низькоенергетичних ядерних реакцій повинна належати експериментаторам і винахідникам. Необхідні системні експериментальні і теоретичні дослідження цього дивного феномена, всебічний аналіз отриманих даних, широке експертне обговорення.

Розуміння і освоєння механізмів низькоенергетичних ядерних реакцій допоможуть нам у вирішенні найрізноманітніших прикладних задач - створення дешевих автономних енергетичних установок, високоефективних технологій дезактивації ядерних відходів і перетворення хімічних елементів.

Степан Миколайович Андрєєв