Термоядерная буря в стакане воды

Принципиально новая концепция управляемого термоядерного синтеза на основе явления кавитации предложена академиком РАН Робертом Нигматулиным. В Институте механики (Уфимского научного центра) разработаны теоретические основы теплофизики и динамических процессов в многофазных системах. Показано, что при воздействии звуковых волн на жидкость внутри пульсирующего пузырька возможно достигнуть суперсжатия до миллиона атмосфер и получить сверхвысокие температуры. При некоторых специальных условиях внутри пузырька можно смоделировать процессы, протекающие в глубинах звезд.

Экспериментальные исследования были проведены в США интернациональным коллективом, включающем сотрудников Национальной лаборатории Ок-Риджа штата Теннеси и Рэнсселаировского политехнического института (г. Трой, штат Нью-Йорк). Статья "Признаки ядерной эмиссии в ходе акустической кавитации", представленная недавно в журнале Science, описывает подробности этого интересного эксперимента.

Небольшая колба размером с пивную кружку была заполнена жидким ацетоном, в котором нормальные атомы водорода были заменены дейтерием. Атом дейтерия представляет тяжелый изотоп водорода, который содержит дополнительно к протону один нейтрон. Ученые пропускали ультразвуковые волны через тяжелый ацетон (C3D6O), вызывая кавитацию и схлопывание пузырьков, сопровождающееся вспышками света.

Этот эксперимент был повторен много раз в течение прошлого года в стенах Рэнсселаировского политехнического института. Методика проведения исследований включала измерение спектра выхода нейтронов при изменении размеров пузырьков, которые увеличивались до диаметра порядка 1 мм, а затем схлопывались. Пузыри в ацетоне разрушались из-за ультразвукового импульса, и предполагается, что разрушение пузыря вызывает мгновенную ударную волну, которая создает высокое давление, высокие температуры и световую вспышку.

Достаточно давно акустическая кавитация используется в разнообразных технологических процессах, позволяя инициировать и ускорять химические реакции.

При проведении эксперимента с охлажденным тяжелым ацетоном происходило накопление трития, наблюдался выход быстрых нейтронов с энергией 2,5 МэВ, что характерно для реакции ядерного синтеза, в ходе которой два атома дейтерия образуют изотоп гелия. По оценке, температура при вспышке достигала значений от миллиона до 10 миллионов градусов Кельвина - уровня, необходимого для реакции синтеза. Контрольные исследования, проведенные на обычном ацетоне (C3H6O), показали отсутствие таких эффектов.

Комментируя это сообщение профессор Фред Бекчетти из Мичиганского университета США отметил: "Если результаты будут подтверждены, то этот новый компактный аппарат станет уникальным инструментом для изучения реакций ядерного синтеза в лаборатории".

Многие физики настороженно отнесутся к этой новости, поскольку все еще не оправились от шока холодного синтеза, полученного в марте 1989 года. Тогда фиаско потерпели Стэнли Понс из Университета штата Юта (США) и Мартин Флейшманн из Саутгемптского университета (Великобритания), которые поспешили провести пресс-конференцию, чтобы объявить, что осуществлен синтез легких ядер при комнатной температуре с использованием металлического палладия. Когда другие ученые проверили результаты предложенного электрохимического метода на основе электролитической ячейки, содержащей тяжелую воду, выяснилось, что заявка на открытие не подтвердилась.

Нашумевшая на весь мир история заставила физиков относиться с большим подозрением к возможности проведения настольного эксперимента синтеза легких ядер. После того скандала с холодным синтезом специалисты, "обжегшись на молоке, дуют на воду", пусть даже на тяжелую. Но, с другой стороны, "кто не рискует, тот не пьет шампанского", и можно привести пример открытия высокотемпературной сверхпроводимости в 1986 году. Тогда мало кто верил в подтверждение этого эффекта, но последующие эксперименты подтвердили достоверность открытия, которое через год увенчалось Нобелевской премией по физике.

Летом прошлого года в Москве состоялся международный симпозиум по проекту ITER (Международный термоядерный экспериментальный реактор), в ходе которого академик Евгений Велихов отметил, что мир потратил на исследования в области термоядерного синтеза около 30 млрд. долларов. Половину этой суммы потратили США, которые в 1998 г. решили выйти из проекта и сосредоточить свои усилия на использовании лазеров для получения сверхвысоких температур и давлений в мишени, содержащей дейтерий. По оценке экспертов, стоимость проекта постройки реактора ITER с мощностью 500 МВт обойдется менее 4 млрд. долларов.

В настоящее время вновь разгорелась дискуссия о возможности холодного синтеза. Как отметил научный редактор новостей Би-би-си Дэвид Вэйтхаус: "Утверждение о том, что группа исследователей достигла ядерного синтеза в небольшом настольном эксперименте, вызвало очередное брожение в среде физиков, занимающихся ядерными проблемами. Одни встретили это сообщение с определенным энтузиазмом, а другие выразили скептицизм. Но те и другие ждут подтверждения этой новости в последующих экспериментах".