Ядрени реакции в електрически крушки и бактерии

2024 Автор: Seth Attwood | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-16 15:58

Науката има свои забранени теми, свои табута. Днес малко учени се осмеляват да изследват биополетата, свръхниските дози, структурата на водата …

Районите са трудни, облачни, трудно поддаващи се. Лесно е да загубите репутацията си тук, като сте известен като псевдоучен, и няма нужда да се говори за получаване на грант. В науката е невъзможно и опасно да се излиза извън общоприетите понятия, да се посяга на догми. Но усилията на смелчаците, които са готови да бъдат различни от всички останали, понякога проправят нови пътища в знанието.

Неведнъж сме наблюдавали как с развитието на науката догмите започват да залитат и постепенно придобиват статут на непълно, предварително познание. И така, и повече от веднъж, беше в биологията. Така беше във физиката. Виждаме същото нещо в химията. Пред очите ни истината от учебника „съставът и свойствата на веществото не зависят от методите на неговото производство“рухна под натиска на нанотехнологиите. Оказа се, че вещество в наноформа може радикално да промени свойствата си - например златото ще престане да бъде благороден метал.

Днес можем да кажем, че има доста опити, резултатите от които не могат да бъдат обяснени от гледна точка на общоприетите възгледи. И задачата на науката не е да ги отхвърли, а да копае и да се опитва да стигне до истината. Позицията „това не може да бъде, защото никога не може да бъде“е удобна, разбира се, но не може да обясни нищо. Нещо повече, неразбираеми, необясними експерименти могат да бъдат предвестници на открития в науката, както вече се случи. Една от такива горещи теми в буквален и преносен смисъл са т. нар. нискоенергийни ядрени реакции, които днес се наричат LENR – Low-Energy Nuclear Reaction.

Поискахме доктор на физико-математическите науки Степан Николаевич Андреев от Института по обща физика. AM Prokhorov RAS да ни запознае със същността на проблема и с някои научни експерименти, проведени в руски и западни лаборатории и публикувани в научни списания. Експерименти, резултатите от които все още не можем да обясним.

Реактор "E-Сat" Андреа Роси

В средата на октомври 2014 г. световната научна общност беше развълнувана от новината - беше публикуван доклад от Джузепе Леви, професор по физика в Университета в Болоня, и съавтори за резултатите от тестването на реактора E-Сat, създаден от италианският изобретател Андреа Роси.

Припомняме, че през 2011 г. А. Роси представи на обществеността инсталацията, върху която е работил дълги години в сътрудничество с физика Серджо Фокарди. Реакторът, наречен "E-Сat" (съкратено от Energy Catalizer), произвеждаше необичайно количество енергия. E-Сat е тестван от различни групи изследователи през последните четири години, тъй като научната общност настоява за партньорска проверка.

Най-дългият и подробен тест, записващ всички необходими параметри на процеса, беше извършен през март 2014 г. от групата на Джузепе Леви, която включваше независими експерти като Евелин Фоски, физик-теоретик от Италианския национален институт по ядрена физика в Болоня, професор по физика Хано Есен от Кралския технологичен институт в Стокхолм и, между другото, бивш председател на Шведското общество на скептиците, както и шведските физици Бо Хойстад, Роланд Петерсон, Ларс Тегнер от университета в Упсала. Експертите потвърдиха, че устройството (фиг. 1), в което един грам гориво е нагрят до температура от около 1400 ° C с помощта на електричество, произвежда необичайно количество топлина (AMS Acta, 2014, doi: 10.6092 / unibo / amsacta / 4084).

Ориз. един. Реакторът E-Cat на Андреа Роси работи. Изобретателят не разкрива как работи реакторът. Известно е обаче, че вътре в керамичната тръба са поставени горивен заряд, нагревателни елементи и термодвойка. Повърхността на тръбата е оребрена за по-добро разсейване на топлината.

Реакторът представляваше керамична тръба с дължина 20 см и диаметър 2 см. Вътре в реактора бяха разположени горивен заряд, нагревателни елементи и термодвойка, сигналът от който се подава към блока за управление на отоплението. Захранването към реактора се подава от електрическа мрежа с напрежение 380 волта през три топлоустойчиви проводника, които се нагряват до червено по време на работа на реактора. Горивото се състои главно от никелов прах (90%) и литиево-алуминиев хидрид LiAlH₄(10%). При нагряване литиево-алуминиевият хидрид се разлага и отделя водород, който може да се абсорбира от никела и да влезе в екзотермична реакция с него.

В доклада се посочва, че общата топлина, генерирана от устройството за 32 дни непрекъсната работа, е около 6 GJ. Елементарните оценки показват, че енергийното съдържание на прах е повече от хиляда пъти по-високо от това на, например, бензин!

В резултат на внимателни анализи на елементния и изотопния състав, експертите достоверно са установили, че в отработеното гориво са се появили промени в съотношенията на литиеви и никелови изотопи. Ако съдържанието на литиеви изотопи в първоначалното гориво съвпада с естественото: ⁶Li - 7,5%, ⁷Li - 92,5%, тогава съдържанието в отработеното гориво е ⁶Li се увеличи до 92%, а съдържанието ⁷Li намаля до 8%. Изкривяванията на изотопния състав на никела са еднакво силни. Например съдържанието на изотопа никел ⁶²Ni в "пепелта" беше 99%, въпреки че беше само 4% в първоначалното гориво. Откритите промени в изотопния състав и аномално високото отделяне на топлина показват, че в реактора може да са протекли ядрени процеси. Въпреки това не са регистрирани признаци на повишена радиоактивност, характерна за ядрените реакции, нито по време на работа на устройството, нито след неговото спиране.

Процесите, протичащи в реактора, не могат да бъдат реакции на ядрено делене, тъй като горивото се състои от стабилни вещества. Реакциите на ядрен синтез също са изключени, тъй като от гледна точка на съвременната ядрена физика температурата от 1400 ° C е незначителна за преодоляване на силите на кулоновото отблъскване на ядрата. Ето защо използването на сензационния термин "студен синтез" за подобни процеси е подвеждаща грешка.

Вероятно тук се сблъскваме с прояви на нов тип реакции, при които се извършват колективни нискоенергийни трансформации на ядрата на елементите, които съставляват горивото. Енергиите на такива реакции се оценяват на порядъка на 1–10 keV на нуклон, тоест те заемат междинна позиция между „обикновените“високоенергийни ядрени реакции (енергии над 1 MeV на нуклон) и химични реакции (енергии от порядъка на 1 eV на атом).

Засега никой не може да обясни задоволително описаното явление, а хипотезите, излагани от много автори, не издържат на критика. За да се установят физическите механизми на новото явление, е необходимо внимателно да се проучат възможните прояви на подобни нискоенергийни ядрени реакции в различни експериментални условия и да се обобщят получените данни. Освен това през годините се натрупва значително количество такива необясними факти. Ето само няколко от тях.

Електрическа експлозия на волфрамов проводник - началото на 20 век

През 1922 г. служителите на химическата лаборатория на Чикагския университет Кларънс Айрион и Джералд Уенд публикуваха статия за изследването на електрическата експлозия на волфрамов проводник във вакуум (GL Wendt, CE Irion, Experimental Attempts to Decomposition Tungsten at High Temperatures. Вестник на Американското химическо общество, 1922, 44, 1887-1894; Руски превод: Експериментални опити за разцепване на волфрам при високи температури).

Няма нищо екзотично в електрическата експлозия. Това явление е открито нито повече, нито по-малко в края на 18-ти век, но в ежедневието ние постоянно го наблюдаваме, когато по време на късо съединение крушките изгарят (разбира се, крушки с нажежаема жичка). Какво се случва при електрическа експлозия? Ако силата на тока, протичащ през металния проводник, е голяма, тогава металът започва да се топи и да се изпарява. Плазмата се образува близо до повърхността на жицата. Нагряването става неравномерно: на произволни места на проводника се появяват „горещи точки“, в които се отделя повече топлина, температурата достига пикови стойности и настъпва експлозивно разрушаване на материала.

Най-поразителното в тази история е, че учените първоначално очакваха да открият експериментално разлагането на волфрама до по-леки химически елементи. В намерението си Ирион и Венд се позовават на следните факти, вече известни по това време.

Първо, във видимия спектър на излъчване от Слънцето и други звезди няма характерни оптични линии, принадлежащи на тежки химически елементи. Второ, температурата на слънчевата повърхност е около 6000 ° C. Следователно, разсъждават те, атомите на тежките елементи не могат да съществуват при такива температури. Трето, когато кондензаторната батерия се разреди върху метална тел, температурата на плазмата, образувана по време на електрическа експлозия, може да достигне 20 000 ° C.

Въз основа на това американски учени предположиха, че ако силен електрически ток бъде пропуснат през тънък проводник, направен от тежък химически елемент, като волфрам, и се нагрее до температури, сравними с температурата на Слънцето, тогава волфрамовите ядра ще бъдат в нестабилно състояние и се разлагат на по-леки елементи. Те внимателно се подготвиха и изпълниха блестящо експеримента, използвайки много прости средства.

Електрическата експлозия на волфрамов проводник се извършва в стъклена сферична колба (фиг. 2), като върху нея се затваря кондензатор с капацитет 0,1 микрофарада, зареден до напрежение 35 киловолта. Проводникът беше разположен между два закрепващи волфрамови електрода, запоени в колбата от две противоположни страни. Освен това колбата имаше допълнителен "спектрален" електрод, който служи за запалване на плазмен разряд в газа, образуван след електрическата експлозия.

Ориз. 2. Диаграма на разрядно-експлозивната камера на Ирион и Венд (експеримент от 1922 г.)

Трябва да се отбележат някои важни технически подробности на експеримента. По време на приготвянето му колбата се поставя в пещ, където непрекъснато се нагрява при 300 ° C в продължение на 15 часа, като през това време газът се евакуира от нея. Заедно с нагряването на колбата през волфрамовия проводник се пропуска електрически ток, нагрявайки го до температура от 2000 ° C. След дегазиране стъклена тръба, свързваща колбата с живачна помпа, се стопява с горелка и се запечатва. Авторите на работата твърдят, че предприетите мерки позволяват да се поддържа изключително ниско налягане на остатъчните газове в колбата в продължение на 12 часа. Следователно, когато се приложи високо напрежение от 50 киловолта, не е имало пробив между "спектралните" и фиксиращите електроди.

Айрион и Уенд извършиха двадесет и един експеримента с електрически експлозии. В резултат на всеки експеримент около 10¹⁹ частици от непознат газ. Спектрален анализ показа, че съдържа характерна линия на хелий-4. Авторите предполагат, че хелият се образува в резултат на алфа разпадането на волфрама, предизвикано от електрическа експлозия. Припомнете си, че алфа частиците, появяващи се в процеса на алфа разпад, са ядрата на атом ⁴Той.

Публикуването на Irion and Wendt предизвика голям резонанс в научната общност по това време. Самият Ръдърфорд обърна внимание на тази работа. Той изрази дълбоко съмнение, че напрежението, използвано в експеримента (35 kV), е достатъчно високо, за да могат електроните да предизвикат ядрени реакции в метала. Желаейки да провери резултатите на американски учени, Ръдърфорд провежда своя експеримент - облъчва волфрамова мишена с електронен лъч с енергия 100 keV. Ръдърфорд не открива никакви следи от ядрени реакции във волфрама, за което прави доста остър доклад в списание Nature. Научната общност взе страната на Ръдърфорд, работата на Айрион и Уенд беше призната за погрешна и забравена в продължение на много години.

Електрическа експлозия на волфрамов проводник: 90 години по-късно

Само 90 години по-късно руски изследователски екип, ръководен от Леонид Ирбекович Уруцкоев, доктор на физико-математическите науки, се заема с повторението на експериментите на Ирион и Венд. Експериментите, оборудвани със съвременна експериментална и диагностична апаратура, са проведени в легендарния Сухумски физико-технически институт в Абхазия. Физиците нарекоха своето отношение "ХЕЛИОС" в чест на водещата идея на Ирион и Венд (фиг. 3). В горната част на инсталацията е разположена кварцова експлозивна камера и е свързана с вакуумна система - турбомолекулярна помпа (оцветена в син цвят). Четири черни кабела водят до взривната камера от разрядника на кондензаторната батерия с капацитет 0,1 микрофарада, който се намира вляво от инсталацията. За електрическа експлозия батерията се зарежда до 35–40 киловолта. Използваното в експериментите диагностично оборудване (не е показано на фигурата) позволи да се изследва спектралния състав на плазменото сияние, което се образува при електрическата експлозия на проводника, както и химичния и елементен състав на продуктите на разпадането му.

Ориз. 3. Ето как изглежда инсталацията HELIOS, в която групата на L. I. Urutskoyev изследва експлозията на волфрамова тел във вакуум (експеримент от 2012 г.)

Експериментите на групата на Уруцкоев потвърдиха основния извод от работата преди деветдесет години. Всъщност в резултат на електрическата експлозия на волфрам се образува излишно количество хелий-4 атоми (около 10¹⁶ частици). Ако волфрамовата тел беше заменена с желязна, тогава хелий не се образува. Обърнете внимание, че в експериментите на устройството HELIOS изследователите са регистрирали хиляда пъти по-малко атоми на хелий, отколкото в експериментите на Irion и Wendt, въпреки че „входът на енергия“в проводника е приблизително същият. Каква е причината за тази разлика, предстои да разберем.

По време на електрическата експлозия теленият материал се разпръсква върху вътрешната повърхност на експлозивната камера. Масспектрометричният анализ показа, че изотопът на волфрам-180 е с дефицит на тези твърди остатъци, въпреки че концентрацията му в оригиналния проводник съответства на естествената. Този факт може също да показва възможен алфа разпад на волфрам или друг ядрен процес по време на електрическа експлозия на проводник (L. I. Urutskoev, A. A. Rukhadze, D. V. Filippov, A. O. Biryukov и др. Изследване на спектралния състав на оптичното излъчване при електрическата експлозия на волфрамова тел. „Кратки съобщения по физика ФИАН“, 2012, 7, 13–18).

Ускоряване на алфа разпада с лазер

Нискоенергийните ядрени реакции включват някои процеси, които ускоряват спонтанните ядрени трансформации на радиоактивни елементи. Интересни резултати в тази област са получени в Института по обща физика. A. M. Prokhorov RAS в лабораторията, ръководена от Георги Айратович Шафеев, доктор на физико-математическите науки. Учените са открили изненадващ ефект: алфа разпадането на уран-238 се ускорява от лазерно лъчение с относително нисък пиков интензитет 10¹²–10¹³ Ш/см² (А. В. Симакин, Г. А. Шафеев, Влияние на лазерното облъчване на наночастици във водни разтвори на уранова сол върху активността на нуклидите. "Квантова електроника", 2011, 41, 7, 614–618).

Ориз. 4. Микрография на златни наночастици, получени чрез лазерно облъчване на златна мишена във воден разтвор на сол на цезий-137 (експеримент от 2011 г.)

Ето как изглеждаше експериментът. В кювета с воден разтвор на уранова сол UO₂кл₂ С концентрация 5–35 mg / ml се поставя златна мишена, която се облъчва с лазерни импулси с дължина на вълната 532 нанометра, продължителност 150 пикосекунди и честота на повторение 1 килохерц за един час. При такива условия повърхността на мишената частично се топи и течността в контакт с нея моментално кипи. Налягането на парите разпръсква наноразмерни златни капчици от целевата повърхност в заобикалящата течност, където те се охлаждат и се превръщат в твърди наночастици с характерен размер от 10 нанометра. Този процес се нарича лазерна аблация в течност и се използва широко, когато е необходимо да се приготвят колоидни разтвори на наночастици от различни метали.

В опитите на Шафеев, 10¹⁵ златни наночастици в 1 см³ решение. Оптичните свойства на такива наночастици са коренно различни от свойствата на масивна златна плоча: те не отразяват светлината, а я поглъщат, а електромагнитното поле на светлинна вълна в близост до наночастиците може да бъде усилено с коефициент 100–10 000 и да достигне вътрешно-атомни стойности!

Ядрата на урана и продуктите от неговия разпад (торий, протактиний), които се оказаха в близост до тези наночастици, бяха изложени на многократно усилени лазерни електромагнитни полета. В резултат на това тяхната радиоактивност се е променила значително. По-специално, гама активността на торий-234 се е удвоила. (Гама активността на пробите преди и след лазерно облъчване беше измерена с полупроводников гама спектрометър.) Тъй като торий-234 възниква от алфа разпада на уран-238, увеличаването на неговата гама активност показва ускорен алфа разпад на този уранов изотоп. Имайте предвид, че гама активността на уран-235 не се е увеличила.

Учени от GPI RAS откриха, че лазерното лъчение може да ускори не само алфа разпада, но и бета разпада на радиоактивен изотоп ¹³⁷Cs е един от основните компоненти на радиоактивните емисии и отпадъци. В своите експерименти те използват лазер на зелена медна пара, работещ в повтарящ се импулсен режим с продължителност на импулса от 15 наносекунди, честота на повторение на импулса от 15 килохерца и пиков интензитет от 10⁹ Ш/см²… Лазерното лъчение действаше върху златна мишена, поставена в кювета с воден солев разтвор ¹³⁷Cs, чието съдържание в разтвор с обем 2 ml е приблизително 20 пикограма.

След два часа мишено облъчване, изследователите регистрират, че в кюветата се образува колоиден разтвор с 30 nm златни наночастици (фиг. 4) и гама активността на цезий-137 (и следователно концентрацията му в разтвора) намалява с 75%. Времето на полуразпад на цезий-137 е около 30 години. Това означава, че такова намаляване на активността, което е получено при двучасов експеримент, трябва да се случи при естествени условия след около 60 години. Разделяйки 60 години на два часа, откриваме, че скоростта на разпадане се е увеличила с около 260 000 пъти по време на излагането на лазер. Такова гигантско увеличение на скоростта на бета-разпад би трябвало да превърне кювета с разтвор на цезий в мощен източник на гама-лъчение, придружаващо обичайния бета-разпад на цезий-137. В действителност обаче това не се случва. Радиационните измервания показаха, че гама активността на солевия разтвор не се увеличава (E. V. Barmina, A. V. Simakin, G. A. Shafeev, Laser-induced cesium-137 decay. Quantum Electronics, 2014, 44, 8, 791–792).

Този факт предполага, че при лазерно действие разпадането на цезий-137 не протича по най-вероятния (94,6%) сценарий при нормални условия с излъчване на гама квант с енергия 662 keV, но по различен начин - нерадиационен. Това вероятно е директен бета разпад с образуването на ядро от стабилен изотоп ¹³⁷Ba, което при нормални условия се реализира само в 5,4% от случаите.

Защо се получава такова преразпределение на вероятностите в реакцията на бета-разпад на цезий, все още не е ясно. Има обаче и други независими проучвания, потвърждаващи, че ускореното дезактивиране на цезий-137 е възможно дори в живите системи.

По темата: Ядреният реактор в жива клетка

Нискоенергийни ядрени реакции в живите системи

Повече от двадесет години докторът на физико-математическите науки Алла Александровна Корнилова се занимава с търсене на нискоенергийни ядрени реакции в биологични обекти във Физическия факултет на Московския държавен университет. М. В. Ломоносов. Обект на първите експерименти са били култури от бактерии Bacillus subtilis, Escherichia coli, Deinococcus radiodurans. Те бяха поставени в хранителна среда, изчерпана с желязо, но съдържаща манганова сол MnSO₄и тежка вода D₂О. Експериментите показват, че тази система произвежда дефицитен изотоп на желязо - ⁵⁷Fe (Vysotskii V. I., Kornilova A. A., Samoylenko I. I., Експериментално откритие на феномена на нискоенергийна ядрена трансмутация на изотопи (Mn⁵⁵към Fe⁵⁷) при отглеждане на биологични култури, Proceedings of 6th International Conference on Cold Fusion, 1996, Japan, 2, 687–693).

Според авторите на изследването, изотопът ⁵⁷Fe се появи в растящите бактериални клетки в резултат на реакцията ⁵⁵Mn + d = ⁵⁷Fe (d е ядрото на деутериев атом, състоящо се от протон и неутрон). Определен аргумент в полза на предложената хипотеза е фактът, че ако тежката вода се замени с лека вода или манганова сол се изключи от състава на хранителната среда, тогава изотопът ⁵⁷Fe бактериите не се натрупват.

След като се увери, че ядрените трансформации на стабилни химични елементи са възможни в микробиологични култури, А. А. Корнилова прилага своя метод за дезактивиране на дългоживеещи радиоактивни изотопи (Висоцки В. И., Корнилова А. А., Трансмутация на стабилни изотопи и дезактивиране на радиоактивни отпадъци в растящи биологични системи Annals of Nuclear Energy, 2013, 62, 626-633). Този път Корнилова работи не с монокултури на бактерии, а със супер-асоциацията на различни видове микроорганизми, за да повиши оцеляването им в агресивна среда. Всяка група от тази общност е максимално адаптирана към съвместен живот, колективна взаимопомощ и взаимна защита. В резултат на това суперасоциацията се адаптира добре към различни условия на околната среда, включително повишена радиация. Типичната максимална доза, която издържат обикновените микробиологични култури, съответства на 30 килорада, а суперасоциациите издържат с няколко порядъка повече и тяхната метаболитна активност почти не е отслабена.

Равни количества от концентрираната биомаса на споменатите по-горе микроорганизми и 10 ml разтвор на цезиева-137 сол в дестилирана вода се поставят в стъклени кювети. Първоначалната гама активност на разтвора е 20 000 бекерела. В някои кювети са добавени допълнително соли на жизненоважните микроелементи Ca, K и Na. Затворените кювети се държат при 20°С и тяхната гама активност се измерва на всеки седем дни с помощта на детектор с висока точност.

За стоте дни от експеримента в контролна клетка, която не съдържа микроорганизми, активността на цезий-137 намалява с 0,6%. В кювета, съдържаща допълнително калиева сол - с 1%. Най-бързо активността спада в кюветата, съдържаща допълнително калциева сол. Тук гама активността е намаляла с 24%, което е еквивалентно на 12-кратно намаление на полуживота на цезия!

Авторите предполагат, че в резултат на жизнената дейност на микроорганизмите ¹³⁷Cs се превръща в ¹³⁸Ba е биохимичен аналог на калия. Ако в хранителната среда има малко калий, тогава трансформацията на цезий в барий се извършва с ускорена скорост; ако има много, тогава процесът на трансформация е блокиран. Ролята на калция е проста. Поради присъствието си в хранителната среда, популацията на микроорганизмите нараства бързо и следователно консумира повече калий или неговия биохимичен аналог - барий, тоест изтласква трансформацията на цезия в барий.

Какво ще кажете за възпроизводимостта?

Въпросът за възпроизводимостта на описаните по-горе експерименти изисква известно изясняване. E-Cat Reactor, завладяващ със своята простота, се възпроизвежда от стотици, ако не и хиляди, ентусиазирани изобретатели по целия свят. В интернет дори има специални форуми, където „репликаторите“обменят опит и демонстрират своите постижения. Руският изобретател Александър Георгиевич Пархомов постигна известен напредък в тази посока. Той успява да конструира топлинен генератор, работещ върху смес от никелов прах и литиево-алуминиев хидрид, който осигурява излишно количество енергия (AG Parhomov, Резултати от теста на нова версия на аналога на високотемпературния топлогенератор Роси. „Журнал на новите направления на науката , 2015, 8, 34–39) … Въпреки това, за разлика от експериментите на Роси, в отработеното гориво не са открити изкривявания на изотопния състав.

Експериментите върху електрическата експлозия на волфрамови проводници, както и върху лазерното ускоряване на разпада на радиоактивни елементи, са много по-сложни от техническа гледна точка и могат да бъдат възпроизведени само в сериозни научни лаборатории. В тази връзка въпросът за възпроизводимостта на експеримента се заменя с въпроса за неговата повторяемост. За експерименти с нискоенергийни ядрени реакции типична ситуация е, когато при идентични експериментални условия ефектът е налице или не. Факт е, че не е възможно да се контролират всички параметри на процеса, включително, очевидно, основният, който все още не е идентифициран. Търсенето на необходимите режими е почти сляпо и отнема много месеци и дори години. Експериментаторите трябваше да променят схематичната диаграма на настройката повече от веднъж в процеса на търсене на контролен параметър - „копчето“, което трябва да се „завърти“, за да се постигне задоволителна повторяемост. В момента повторяемостта в описаните по-горе експерименти е около 30%, тоест при всеки трети експеримент се получава положителен резултат. Много или малко е, читателят да прецени. Едно е ясно: без да се създаде адекватен теоретичен модел на изследваните явления, е малко вероятно да бъде възможно радикално да се подобри този параметър.

Опит за тълкуване

Въпреки убедителните експериментални резултати, потвърждаващи възможността за ядрени трансформации на стабилни химични елементи, както и ускоряване на разпада на радиоактивни вещества, физическите механизми на тези процеси все още са неизвестни.

Основната мистерия на ядрените реакции с ниска енергия е как положително заредените ядра преодоляват отблъскващите сили, когато се приближават едно към друго, така наречената кулонова бариера. Това обикновено изисква температури в милиони градуса по Целзий. Очевидно е, че такива температури не се достигат в разглежданите експерименти. Въпреки това, има ненулева вероятност частица, която няма достатъчно кинетична енергия, за да преодолее силите на отблъскване, все пак да се окаже близо до ядрото и да влезе в ядрена реакция с него.

Този ефект, наречен тунелен ефект, е от чисто квантово естество и е тясно свързан с принципа на неопределеността на Хайзенберг. Според този принцип квантовата частица (например ядрото на атом) не може да има точно определени стойности на координата и импулс едновременно. Продуктът на несигурността (неизбежни случайни отклонения от точната стойност) на координатата и импулса е ограничен отдолу със стойност, пропорционална на константата на Планк h. Същият продукт определя вероятността за тунелиране през потенциална бариера: колкото по-голям е продуктът на несигурността на координатата и импулса на частицата, толкова по-голяма е тази вероятност.

В трудовете на доктора на физико-математическите науки, професор Владимир Иванович Манко и съавтори е показано, че в определени състояния на квантова частица (т.нар. кохерентни корелирани състояния) продуктът на неопределеността може да надвишава константата на Планк с няколко порядъка. Следователно за квантовите частици в такива състояния вероятността за преодоляване на кулоновата бариера ще се увеличи (V. V. Dodonov, V. I. Манко, Инварианти и еволюция на нестационарни квантови системи. „Известия на ФИАН”. Москва: Наука, 1987, т. 183, с. 286).

Ако няколко ядра от различни химични елементи се окажат в кохерентно корелирано състояние едновременно, тогава в този случай може да възникне известен колективен процес, водещ до преразпределение на протони и неутрони между тях. Вероятността за такъв процес ще бъде толкова по-голяма, колкото по-малка е разликата между енергиите на началното и крайното състояние на ансамбъла от ядра. Очевидно това обстоятелство определя междинната позиция на нискоенергийните ядрени реакции между химичните и "обикновените" ядрени реакции.

Как се формират кохерентни корелирани състояния? Какво кара ядрата да се обединяват в ансамбли и да обменят нуклони? Кои ядра могат и кои не могат да участват в този процес? Все още няма отговори на тези и много други въпроси. Теоретиците правят само първите стъпки към решаването на този най-интересен проблем.

Следователно на този етап основната роля в изследването на нискоенергийните ядрени реакции трябва да принадлежи на експериментаторите и изобретателите. Необходими са системни експериментални и теоретични изследвания на това удивително явление, цялостен анализ на получените данни и широка експертна дискусия.

Разбирането и овладяването на механизмите на нискоенергийните ядрени реакции ще ни помогне при решаването на различни приложни проблеми – създаването на евтини автономни електроцентрали, високоефективни технологии за обеззаразяване на ядрени отпадъци и трансформация на химични елементи.