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IEEE: 美日科学家开始认真研究低能核反应
2018-12-04 13:58:48   来源:冷聚变世界   评论:0 点击:

2018年是低能核反应(Low-Energy Nuclear Reactions,LENR)的重要一年。众所周知,LENR是一个边缘研究方向,一些物理学家认为它可以解释近30年前一项臭名昭著的实验的结果,该实验形成了冷聚变想法的基础。


  剧烈的化学反应:根据widomo-larsen理论,这一块钯表面上的坑可能是由低能核反应造成的。
 
  这是低能核反应(Low-Energy Nuclear Reactions,LENR)的重要一年。众所周知,LENR是一个边缘研究方向,一些物理学家认为它可以解释近30年前一项臭名昭著的实验的结果,该实验形成了冷聚变想法的基础。冷聚变想法并没有经受得住检验,世界上只有少数研究人员继续试图理解这种不稳定的、产生热量的反应(正是这种反应激发了那些主张的产生)的神秘本质。
 
  他们的决心可能最终会得到回报,因为日本的研究人员最近成功地通过这些反应更稳定地产生热量,而美国海军现在正密切关注该领域。
 
  今年六月,日本几家研究机构的科学家在International Journal of Hydrogen Energy期刊上发表了一篇论文。在这篇论文中,他们记录了金属纳米颗粒暴露于氢气后产生的余热。在三菱重工等日本机构进行的一系列LENR研究中,这些结果最为突出。
 
  CIC Energigune(西班牙的一个能源研究中心)的物理化学家Michel Armand表示,这些结果很难引起争议。过去,Armand参加了一个科学家小组,这个小组无法解释钯和重水电解实验中微量余热的测量结果 ——它们可能可以用LENR来解释。
 
  九月,美国海军研究所的Proceedings杂志发表了一篇关于LENR的文章,标题为“ This Is Not ‘Cold Fusion’”(这不是“冷聚变 ”),该文章在Proceedings的新兴技术论文竞赛中获得第二名。早在今年八月,美国海军研究实验室授予MacAulay-Brown(一家服务于联邦机构的安全咨询公司)1200万美元用于探索其他事物中的“低能核反应和高级能量学”。
 
  那么到底发生了什么?首先是物理学家Martin Fleischmann和斯坦Stanley Pons在1989年发表的臭名昭著的冷聚变声明。他们声称他们在室温设置下观察到了余热。世界各地的物理学家争相重现他们的实验结果。
 
  大多数人并不能重现他们的实验结果,所以指责他们存在欺骗行为,并驳斥了冷聚变的概念。在能够重现结果的少数人中,包括Lewis Larsen在内的一些人寻找其他解释。Larsen是Widom-Larsen理论的作者之一,该理论试图通过LENR解释这些结果,并于2006年首次将该理论发表。
 
  该理论表明,这些实验中的热量并非像冷聚变倡导者所认为的那样,是由氢原子聚合而产生的,而是由质子和电子合并成中子而产生的。

Widom-Larsen理论
用氢使钯等金属饱和(也就是将钯等金属浸入到氢气氛中)
来自氢的质子在钯表面电子薄膜内形成“岛
 
质子自发地量子力学纠缠,就像一个重质子一样。表面电子也是如此。
 
注入这些质子位点的能量会产生一些纠缠电子,足以与少量质子结合产生中子和中微子。附近的钯原子捕获中子。

钯原子在捕获中子时,会释放出伽马射线,伽马射线被“重”电子捕获并以热量形式辐射出去。

  根据该理论,情况是这样的。首先是浸入水中的金属(例如钯),电解分解水分子,金属像海绵一样吸收氢。当金属饱和时,氢的质子聚集在金属表面电子“薄膜”上的小“岛”上。
 
  接下来的部分难以捉摸一些。质子将量子力学纠缠——你可以想象它们形成了一个“重”质子。表面电子的行为类似于“重”电子。注入能量——一束激光或一束离子束就能做到——就能给重质子和重电子足够大的推动力,迫使少量纠缠在一起的电子和质子合并成中子。
 
  这些中子随后被金属中附近的原子捕获,在此过程中释放出伽马射线。重电子捕获这些伽马射线,并将它们以红外线(即热量)形式再辐射出去。这一反应会使发生反应的地点消失,在金属中形成一个小坑。
 
  Widom-Larsen理论并不是LENR的唯一解释,但它在2010年得到了美国国防部国防威胁降低局的好评。两位独立的科学家得出结论认为,它建立在“完善的理论”的基础上,“解释了大量LENR实验的观察结果,而没有援引新的物理学或特殊机制”。然而,科学家们也警告说,这一理论在统一LENR研究者和冷聚变倡导者的争议方面并没有什么作用。
 
  该理论还暗示了为什么结果如此不一致——创造足够的活性位点来产生足够量的热量需要对金属形状进行纳米级控制。纳米材料的研究直到最近几年才取得进展。

  本文将刊登在2018年12月卷的印刷版IEEE Spectrum上,标题为“Scientists Reconsider Low-Energy Nuclear Reactions”。

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