Легкая термоядерная пена

Аналог термоядерных процессов, происходящих на Солнце, – пузырьковый термояд.
Фото PetraSoft

Есть физические проблемы «вечные», как реликтовое излучение. Вечный двигатель (шире – опровержение Второго закона термодинамики); бесконечный спор о справедливости Специальной теории относительности Эйнштейна и о якобы некорректности результатов эксперимента Майкельсона по определению скорости света; до сих пор в ощутимом количестве встречаются эфиропоклонники (в смысле – поклонники теории существования физического эфира)┘ Проблема так называемого «холодного термояда» – из этого же списка. Но в данном случае есть и информационный повод, совершенно свежий.

Авторитетнейший научный журнал Nature сообщил об очередном, вроде бы успешном эксперименте по получению холодного термояда, еще точнее – одной из его разновидностей: пузырькового термояда. Американский физик доктор Руси Талеярхан утверждает, что свечение специального раствора (что входит в его состав – немного ниже) под действием ультразвукового «выстрела» («сонолюминесценция») объясняется термоядерным синтезом внутри газовых пузырьков.

«Идея пузырькового термояда примерно та же, что и в основе водородной бомбы, но только каждый пузырек – это маленькая, очень маленькая бомбочка», – подчеркнул в беседе с корреспондентом «НГ» академик Роберт Нигматулин, председатель Уфимского научного центра РАН.

Здесь надо сказать, что Роберт Искандрович – соавтор цитируемой работы. «Теоретическая идея была моя, – пояснил академик Нигматулин. – В 1995 году, после моего доклада «Перспективы пузырькового термояда» на ядерной конференции в США, Руси ко мне подошел и сказал: «Я хочу с вами работать». Он оказался очень энергичным, творческим человеком: нашел финансирование, специалистов, например Колина Веста, который в свое время руководил в США 2-миллиардной ядерной программой. Он внес очень большой вклад, чтобы эта машина заработала».

Машина – это, конечно, громко сказано и для непосвященных звучит немного даже угрожающе в данном контексте. На самом деле – это пока только лабораторная, настольная установка.

«Вообще-то неправильно называть пузырьковый термояд разновидностью «холодного термояда», – рассказывает Роберт Нигматулин. – Это – супергорячий термояд, это микроводородная бомба. В центре пузырька, который испускает нейтроны, температура от 100 до 200 миллионов градусов Кельвина. Процесс длится доли пикосекунды («пико» – 10^-12 сек. – «НГН»), в которые реализуется каждое схлопывание, из каждого пузырька успевает выскочить порядка десятка нейтронов. В общем, получается 500 тысяч нейтронов в секунду. Это – много с точки зрения физики явления, но этого мало, чтобы это было термоядерным реактором».

За те пикосекунды, что длится существование этих пузырьков, они не успевают обмениваться выделяющимся теплом с жидкостью. Отсюда – и солнечные температуры внутри каждого пузырька.

Напомню, что классическая термоядерная реакция (реакция термоядерного синтеза) – это слияние при высоких температурах (сотни миллионов градусов) легких ядер (например, изотопов водорода – дейтерия или трития) с образованием более тяжелых ядер. Сопровождается выделением просто ошеломляюще большого количества энергии, основной источник энергии Солнца и звезд. (Солнце ежесекундно расходует на тепло и свет 4200 тонн своего вещества. За сутки его масса уменьшается почти на 400 миллиардов тонн!)

У пузырькового термояда уже есть и своя история. Так, в 2002 году другой столп рафинированной научной прессы, журнал Science, опубликовал сообщение о реализации пузырькового термояда. Сердце установки – небольшой цилиндр с ацетоном, в котором ядра водорода были заменены ядрами дейтерия, имеющими в своем составе кроме протона еще и один нейтрон. После ультразвуковых ударов ученые тогда зарегистрировали поток нейтронов, вылетающих из камеры, где находился цилиндр с ацетоном. Это да еще появление ядер трития в облученном таким образом ацетоне – явные признаки термоядерной реакции.

Однако критики тогда указывали, что количество зарегистрированных нейтронов не соответствовало количеству трития, образовавшегося в ходе эксперимента. Несмотря на все неувязки, Science все же опубликовал статью о звуковом термояде, а в научном сообществе публикация в этом издании считается своеобразным сертификатом качества работы.

Весной 2004 года в одном из номеров еще одного авторитетного журнала Physical Review Е (pre.aps.org) появилось сообщение группы физиков из двух американских институтов (Окриджская национальная лаборатория, штат Теннесси, и Ренселлерский политехнический институт в Трое, штат Нью-Йорк) о том, что им вторично удалось получить доказательства существования пузырькового термояда. Экспериментаторы обрабатывали цилиндр мощными звуковыми волнами и одновременно – высокоэнергичными нейтронами. Мощное схлопывание пузырьков нагревало дейтерированный ацетон до таких температур, при которых, утверждают физики, уже начинается термоядерная реакция – слияние двух ядер дейтерия в ядро трития с вылетом лишнего нейтрона. Причем на сей раз и количество, и энергия выделяющихся нейтронов полностью соответствуют количеству образующегося трития.

И вот – сообщение об опытах Руси Талеярхана.

На этот раз, эксперименты проводились над смесью дейтерированных бензола и ацетона. Чтобы «зажечь» термоядерную реакцию, в них растворили немного солей урана, служащего источником альфа-частиц. По словам академика Нигматулина, самое сложное здесь было создать кавитационный сферический кластер пузырьков. «Это определенное искусство, – подчеркивает Нигматулин. – Когда он создается – а это примерно один раз на 10 ультразвуковых «выстрелов», – тогда получаются термоядерные нейтроны. Исчезает кластер, прекращается и выход нейтронов».

По сообщению Nature, в своем эксперименте Талеярхан зафиксировал и свечение, и поток нейтронов. Более того, их энергии оказались именно такими, какими должны быть у продуктов термоядерного синтеза.

«Каковы перспективы, когда можно довести пузырьковый термояд, скажем, до уровня ТОКАМАКов?» – интересуюсь я у Роберта Нигматулина.

«Лет 15–20 назад сотрудники лаборатории нашего известного физико-химика Дерягина показали, что они могут получать в некоторых электрохимических системах несколько нейтронов в секунду, – дает свой прогноз Нигматулин. – Правда, не было доказано, что это именно термоядерные нейтроны с характерной энергией 2,5 Мэв. У нас сейчас – полмиллиона нейтронов. Для того чтобы это было как реактор, нужно еще в 1000 раз больше. Мы сейчас работаем с дейтерием. Если половину дейтерия заменить, как во всех атомных бомбах, тритием – это еще примерно на три порядка увеличит выход нейтронов. То есть в наших экспериментах нужно добиться еще в 1000 раз увеличения выхода. Есть идеи, как это сделать».

Есть, правда, тут и одна деталь (по крайней мере одна), которая опять автоматически переводит проблему «холодного термояда» в разряд вечных: в статье указывается, что результаты воспроизводятся не всегда. Впрочем, Роберт Нигматулин полон спокойного оптимизма. «Постепенно недоверие к этим экспериментам исчезает, – подчеркивает он. – Я думаю, пройдет еще год-два и скажут: «Да подумаешь, здесь еще мало нейтронов!»

Так что холодные термоядерные мозги начинают закипать┘