Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2002 № 06

В марте 2002 года американский журнал «Сайенс» опубликовал сенсационное сообщение: ученые из США и России провели термоядерную реакцию в колбе с холодным ацетоном! Научное общество встретило сообщение неоднозначно. Одни исследователи полагают, что перед нами разновидность того «холодного термояда», о котором уже было столько разговоров несколько лет тому назад, в котором разочаровались. Другие же считают, что мы стоим на пороге грандиозного открытия, которое позволит получить практически неисчерпаемый источник энергии — более компактный и удобный, чем ныне конструируемые ТОКАМАКИ, те самые реакторы, в которых вот уже полвека не удается наладить управляемую термоядерную реакцию…

Кто прав? Попробуем разобраться.

ЗВУК ДАЕТ СВЕТ

Есть в физике такое странное на первый взгляд явление — сонолюминесценция. Оно было открыто еще в 1934 году двумя немецкими физиками, Френцелем и Шультесом, а также их румынским коллегой Маринеску, и заключается в следующем: если через воду с микропузырьками газа пропускать ультразвук, она начинает излучать свет. В 1993 Доду американец Ларри Крам уточнил, что свет этот — сверхкороткие вспышки длительностью в десятки пикосекунд. (А пикосекунда, между прочим, в миллион миллионов раз меньше секунды, то есть составляет 10 -12с).

Почему так получается? Теоретики выяснили, что жизнь пузырька в волне звука состоит из четырех фаз. Сначала он относительно медленно расширяется. Потом относительно медленно сжимается. Затем стенки пузырька развивают огромную, до нескольких километров в секунду, скорость. И наконец, возникает мгновенная ударная волна…

Чтобы вы нагляднее представили себе, насколько велика разница между продолжительностью фаз, приведем такой пример. Если предположить, что весь цикл занимает неделю (а реально он длится 5х10 -5с), то первая стадия продолжалась бы 6 суток, вторая — 1 день, третья — 10 минут и четвертая — доли секунды.

Именно в этот ничтожно короткий срок в самом центре микропузырька концентрируется огромная энергия. Температура там достигает миллиона градусов, как на Солнце, а плотность вещества в несколько раз превышает плотность воды!

Одному из авторов нынешней сенсации, президенту Академии наук Республики Башкортостан, председателю Уфимского научного центра Российской академии наук, академику РАН Роберту Нигматулину, и этого показалось мало. Он предложил своему американскому коллеге, профессору Дику Лэхи: «Давайте попробуем сделать так, чтобы температура при схлопывании ударной волны достигла нескольких десятков миллионов градусов. Тогда в центре микропузырька возникнут условия для начала термоядерной реакции»…

Впервые подобная идея была высказана в докладе на Международной конференции по ядерным реакторам еще в 1995 году. И вот теперь академик Нигматулин решил довести дело до логического конца, осуществить идею на практике, в эксперименте.

Чтобы повысить температуру, нужно было еще увеличить скорость движения стенок пузырька. Сделать это проще всего, подобрав вместо воды какую-либо другую жидкость. В конце концов, наиболее подходящим оказался ацетон. Причем не совсем обычный, а, так сказать, «тяжелый» — в этой органической жидкости атомы водорода были замещены его изотопом — дейтерием.

Теория показывает, что при температуре в десятки миллионов градусов ядра дейтерия сливаются, порождая с равной вероятностью либо ядро радиоактивного тяжелого водорода трития и протон, либо ядро гелия-3 и быстрый нейтрон с энергией 2,5 МэВ. Стало быть, наличие именно этих двух факторов — увеличение содержания трития и поток нейтронов с указанной энергией — и должно было свидетельствовать о ядерной реакции в пузырьке. Причем дополнительный анализ, проведенный уфимскими коллегами Роберта Нигматулина, выявил парадоксальный эффект: для реализации термоядерного синтеза нужен холодный ацетон, хотя бы при температуре около нуля градусов Цельсия.

С финансированием научных экспериментов, соответствующим оборудованием в нашей стране сегодня сложно, поэтому опыты были проведены за океаном, в местечке Оук-Ридж, где располагается один из самых сильных научных центров США. Здесь и удалось установить, что кавитация — то есть возникновение пузырьков в холодном дейтерированном ацетоне — в полном соответствии с теорией действительно дает выброс нейтронов, причем они возникают вместе со вспышками света. Одновременно образуется и тритий. Количество нейтронов и ядер трития колеблется в пределах 10 — 100 тысяч штук в секунду. Последовал принципиальный вывод: в пузырьках идет ядерная реакция.

АМЕРИКАНЦЫ СОМНЕВАЮТСЯ

Статью с подробным описанием эксперимента отправили в авторитетный научный журнал «Сайенс». Несколько месяцев авторы работы через редакцию журнала переписывались с рецензентами, развеивая их сомнения. Наконец публикация состоялась.

Но за две недели до нее американцы в Оук-Ридже, которых руководство центра попросило отрецензировать проект статьи, предложили задержать публикацию, чтобы провести дополнительные совместные измерения и потом опубликовать статью с расширенным коллективом авторов. Дескать, по их измерениям, поток быстрых нейтронов в 10 раз меньше, чем было объявлено.

Пришлось провести дополнительную дискуссию, которая длилась целый день. В конце совещания академик Нигматулин задал оппонентам три ключевых вопроса: «Уверены ли они в том, что в результате реакции производится тритий? Убедились ли они, что образуются быстрые нейтроны с энергией 2,5 МэВ? Согласны ли они, что эти два потока образуются за счет термоядерной реакции между ядрами дейтерия?»

И, получив на все три вопроса однозначное «да», авторы во главе с Нигматулиным отказались отзывать свою статью. Ведь она уже прошла тщательное рецензирование в соответствии с жесткими правилами журнала «Сайенс», и начинать все сначала — значило терять время, а возможно, и свой приоритет в первопубликации.

Научный руководитель ядерного центра Ли Редингер, который вел совещание, признал важность статьи и сказал, что она должна быть опубликована. Тем не менее, оппоненты в последующие дни попытались «давить» на редакцию, о чем откровенно и написал в предисловии к статье главный редактор журнала «Сайенс» Дан Кеннеди.

Академик Р.Нигматулин.