Холодний синтез: міф і реальність

Навчання 02 серпня 2022 Перегляди: 59

23 березня 1989 року Університет Юти повідомив у прес-релізі, що «двоє вчених запустили самопідтримувану реакцію ядерного синтезу при кімнатній температурі». Президент університету Чейз Петерсон заявив, що це епохальне досягнення можна порівняти лише з оволодінням вогнем, відкриттям електрики і окультурюванням рослин. Законодавці штату терміново виділили $5 млн на заснування Національного інституту холодного синтезу, а університет запросив у Конгресу США ще 25 млн. Так почався один з найгучніших наукових скандалів XX століття. Друк і телебачення миттєво рознесли новину по світу.

Вчені, які зробили сенсаційну заяву, начебто мали солідну репутацію і цілком заслуговували довіри. Член Королівського товариства і екс-президент Міжнародного товариства електрохіміків Мартін Флейшман, який переселився в США з Великобританії, мав міжнародну популярність, зароблену участю у відкритті поверхнево-посиленого раманівського розсіювання світла. Співавтор відкриття Стенлі Понс очолював хімічний факультет Університету Юти.

Джерело дешевої енергії

Флейшман і Понс стверджували, що вони змусили ядра дейтерію зливатися один з одним при звичайних температурах і тисках. Їх «реактор холодного синтезу» являв собою калориметр з водним розчином солі, через який пропускали електричний струм. Правда, вода була не простою, а важкою, D₂O, катод був зроблений з паладію, а до складу розчиненої солі входили літій і дейтерій. Через розчин місяцями безупинно пропускали постійний струм, так що на аноді виділявся кисень, а на катоді — важкий водень. Флейшман і Понс нібито виявили, що температура електроліту періодично зростала на десятки градусів, а іноді і більше, хоча джерело живлення давало стабільну потужність. Вони пояснили це надходженням внутрішньоядерної енергії, що виділяється при злитті ядер дейтерію.

Паладій має унікальну здатність до поглинання водню. Флейшман і Понс увірували, що всередині кристалічної решітки цього металу атоми дейтерію настільки сильно зближуються, що їх ядра зливаються в ядра основного ізотопу гелію. Цей процес йде з виділенням енергії, яка, згідно з їх гіпотезою, нагрівала електроліт. Пояснення підкуповувало простотою і цілком переконувало політиків, журналістів і навіть хіміків.

Фізики вносять ясність

Однак фізики-ядерники і фахівці з фізики плазми не поспішали бити в литаври. Вони чудово знали, що два дейтрони в принципі можуть дати початок ядру гелію-4 і високоенергійному гамма-кванту, але шанси подібного результату вкрай малі. Навіть якщо дейтрони вступають в ядерну реакцію, вона майже напевно завершується народженням ядра тритію і протона або ж виникненням нейтрона і ядра гелію-3, причому ймовірності цих перетворень приблизно однакові. Якщо всередині паладію дійсно йде ядерний синтез, то він повинен породжувати велику кількість нейтронів цілком певної енергії (близько 2,45 МеВ). Їх неважко виявити або безпосередньо (за допомогою нейтронних детекторів), або побічно (оскільки при зіткненні такого нейтрона з ядром важкого водню повинен виникнути гамма-квант з енергією 2,22 МеВ, який знову-таки піддається реєстрації). Загалом, гіпотезу Флейшмана і Понса можна було б підтвердити за допомогою стандартної радіометричної апаратури.

Однак з цього нічого не вийшло. Флейшман використовував зв’язки на батьківщині і переконав співробітників британського ядерного центру в Харуеллі перевірити його «реактор» на предмет генерації нейтронів. Харуелл мав надчутливі детектори цих частинок, але вони не показали нічого! Пошук гамма-променів відповідної енергії теж обернувся невдачею. До такого ж висновку прийшли і фізики з Університету Юти. Співробітники Массачусетського технологічного інституту спробували відтворити експерименти Флейшмана і Понса, але знову ж безрезультатно. Тому не варто дивуватися, що заявка на велике відкриття зазнала нищівного розгрому на конференції Американського фізичного товариства (АФО), яка відбулася в Балтиморі 1 травня того ж року.

Sic transit gloria mundi

Від цього удару Понс і Флейшман вже не оговталися. У газеті New York Times з’явилася розгромна стаття, а до кінця травня наукова спільнота дійшла висновку, що претензії хіміків з Юти — або прояв крайньої некомпетентності, або елементарне шахрайство.

Але були і дисиденти, навіть серед наукової еліти. Ексцентричний нобелівський лауреат Джуліан Швінгер, один із творців квантової електродинаміки, настільки увірував у відкриття хіміків із Солт-Лейк-Сіті, що на знак протесту анулював своє членство в АФО.

Проте, академічна кар’єра Флейшмана і Понса завершилася — швидко і безславно. У 1992 році вони пішли з Університету Юти і на японські гроші продовжували свої роботи у Франції, поки не втратили і цього фінансування. Флейшман повернувся до Англії, де живе на пенсії. Понс відмовився від американського громадянства і оселився у Франції.