Sonofusió

De Viquipèdia
Dreceres ràpides: navegació, cerca
Translation arrow.svg
 A aquest article li manca una segona llegida per acabar de revisar la traducció. Col·laboreu-hi!

La sonofusió , també coneguda com fusió en bombolles , és el nom no tècnic per a una reacció de fusió nuclear que alguns investigadors creuen que ocorre durant una versió d'alta pressió de la sonoluminiscència, una forma extrema de la cavitació acústica. En l'àmbit tècnic, aquesta eventual reacció es denomina "fusió acústica de confinament inercial", ja que la inèrcia de la paret de la bombolla serviria per confinar l'energia, causant un augment extrem de temperatura. Les altes temperatures que la sonoluminiscència pot produir són la raó que es consideri la possibilitat de que podria ser un mitjà per aconseguir la fusió termonuclear. [1]

Taula de continguts

Experiments [modifica]

Esquema del fenomen de sonoluminiscència. D'esquerra a dreta: aparició d'una bombolla, expansió lenta, contracció ràpida i emissió de llum.

La patent dels Estats Units 4.333.796, presentada per Hugh Flynn el 1978, sembla ser la primera referència documentada a una reacció de sonofusió.

El 8 de març de 2002, mitjançant un article publicat a la revista científica Science , Rússia P. Taleyarkhan i els seus companys en el Oak Ridge National Laboratory (ORNL) van informar que els experiments de cavitació acústica realitzats amb acetona deuterada, mostraven que els mesuraments de triti i neutró eren consistents amb l'ocurrència de fusió. També es va indicar que l'emissió de neutrons era coincident amb el pols de sonoluminiscència, un indicador clau que la seva font era la fusió provocada per la sonoluminiscència.

Les simulacions per ones de xoc semblaven indicar que la temperatura a l'interior de les bombolles colpasantes poguessin arribar 10 megakelvins, és a dir, tan calent com el centre del Sol. Un estudi realitzat l'any 2008 ha aportat dades demostrant que la temperatura de les bombolles es troba per sobre dels 100,000 K i una dependència de pressió que indicava temperatures per sobre d'un milió de K que es podia esperar en condicions de Encara que l'aparell funciona en una habitació amb temperatura ambient, aquest fenomen no és el que s'anomena fusió freda (com comunament es denomina en la premsa popular), perquè les reaccions nuclears ocorrerien a temperatures molt altes en el nucli de implosió de les bombolles.

Els investigadors van usar un pols de neutrons per tal d'nuclear ("llavors") les bombolles diminutes, mentre que la majoria dels experiments van començar amb bombolles petites d'aire ja existent en el líquid. Usant aquest nou mètode, l'equip d'investigadors va ser capaç de produir bombolles estables que es podien expandir prop d'un mil·límetre de ràdio abans de col·lapsar. D'aquesta manera, els investigadors han assegurat que eren capaços de crear les condicions necessàries per produir pressions i temperatures molt altes. La sensibilitat de la taxa de fusió a la temperatura, que és una funció de com petites les bombolles poden fer-se quan es colapase, en combinació amb la possible sensibilitat d'aquest últim en trobar detalls experimentals, pot explicar el fet que alguns investigadors han reportat veure un efecte, mentre que altres no.

Taleyarkhan i els seus col·laboradors van preparar experiments idèntics en acetona no deuterada (normal) i no van observar les emissions de neutrons o la producció de triti. Taleyarkhan afirma que el seu interès per la fusió en bombolles va començar arran d'una xerrada en sobretaula amb un amic, el Dr Mark Embrechts, el 1995.

Falla a reproduir els experiments a Oak Ridge [modifica]

Els resultats van ser tan sorprenents que l'Oak Ridge National Laboratory va demanar a dos investigadors independents, D. Shapira i M. J. Saltmarsh, repetir l'experiment fent servir equips de detecció de neutrons més sofisticats. Aquest estudi va concloure que l'alliberament de neutrons era compatible amb una coincidència a l'atzar.Error de citació: Es tanca el </ref> que manca per una etiqueta <ref>

Al febrer de 2005, el documental de BBC, Horizon , li va encarregar a dos investigadors principals de la sonoluminiscència, Seth Putterman i Ken Suslick, que intentessin reproduir el treball de Taleyarkhan. Utilitzant paràmetres acústics similars, acetona deuterada, una nucleació de bombolles similars, i un dispositiu de detecció de neutrons més sofisticat, els investigadors no van poder trobar evidència d'una reacció de fusió. Aquest treball va ser revisat per un equip de quatre científics, incloent un expert en sonoluminiscència i un expert en la detecció de neutrons, que també va concloure que cap evidència de fusió podia ser observada. [2] [3] Suslick havia treballat prèviament en el problema amb Yuri Didenko, i havien conclòs que la compressió sonora causava reaccions químiques endotèrmiques dins de les bombolles, fent molt difícil que la bombolla pogués arribar a la temperatura de fusió.

Informes subsegüents de la replicació [modifica]

El 2004, nous informe de fusió en bombolles van ser publicats pel grup de Taleyarkhan, dient que els resultats d'experiments anteriors havien estat reproduïts sota condicions experimentals més estrictes. [4] [5] Aquests resultats difereixen dels resultats originals en què la fusió s'estava produint en un marc de temps molt més llarg del que es va informar anteriorment. L'informe original només mostrava l'emissió de neutrons del colapase inicial de bombolles seguit de la nucleació de bombolles, mentre que aquest nou informe mostrava l'emissió de neutrons amb cicles acústics més tard. Les dades, però, van ser menys estrictes ja que una finestra molt gran de mesura es va utilitzar per determinar una coincidència entre l'emissió de neutrons i l'emissió de llum sonoluminiscente. D'altra banda, l'energia dels neutrons detectats no eren compatible amb els neutrons produïts per una reacció de fusió.

El juliol del 2005, dos estudiants de Taleyarkhan a la Universitat Purdue van publicar proves confirmant els resultats anteriors. Van usar la mateixa càmera acústica, la mateixa acetona deuterada i una nucleació de bombolles similar. En aquest informe, no es va intentar mesurar coincidència de neutrons sonoluminiscentes. Un cop més, les energies dels neutrons mesurats no van ser compatibles amb els neutrons produïts per una reacció de fusió de dd. [6] [7] Es van plantejar acusacions de mala conducta, i la Universitat Purdue va obrir una investigació. Es va concloure el 2008 que el nom de Taleyarkhan hauria d'aparèixer a la llista d'autor per la seva implicació profunda en molts passos en la investigació, que ell havia afegit un autor que no havia participat realment en l'informe només per superar la crítica d'un crític, i que això va ser part d '"un intent de falsificar el registre científic per l'afirmació d'una confirmació independent." La investigació no es va referir a la validesa dels resultats experimentals.

El gener de 2006, un article publicat a la revista Physical Review Letters per investigadors de l'Institut Politècnic Rensselaer van informar evidències estadístiques de la fusió: [8] [9] [10] L'informe de premsa inicial, però, mostra que la reacció no treballa sempre correctament i no es coneix quins paràmetres canvien per a causar la reacció per funcionar o per no funcionar per a res.

El novembre de 2006, enmig d'acusacions formulades a Taleyarkhan amb relació a les seves normes de recerca, el Dr Edward R. Forringer i els estudiants David Robbins i Jonathan Martin de la Universitat Letourneau presentar dos articles a la Reunió Nuclear Americana que informaven el seu èxit a reproduir les emissions de neutrons durant una visita al laboratori de fluids metastable a la Universitat Purdue. El seu muntatge experimental va ser similar als experiments anteriors en què es va usar una acetona deuterada, benzè deuterat, tetracloroetilè i nitrat d'uranil. Cal destacar, però, es va operar sense una font externa de neutrons i es van utilitzar dos tipus de detectors de neutrons. Es va veure que un detector de centelleig líquid mesurava nivells de neutrons unes 8 desviacions estàndard per sobre del nivell de fons, mentre que els detectors de plàstic van mesurar nivells 3.8 de desviacions estàndard per sobre del fons. Quan el mateix experiment va ser realitzat sense líquid de control no deuterat, les mesures estaven dins d'una desviació estàndard del fons, indicant que la producció de neutrons havia només ocorregut durant la cavitació del líquid deuterat. [11] [12] [13]

El 2005, tres científics russos, Smorodov E., Galiakhmetov R., Ilgamov M. van dur a terme experiments en comprensions de xoc de bombolles de deuteri en glicerina. Els resultats van ser publicats a la monografia "La física i la química de la cavitació" (2008), on ells van demostrar l'existència de producció de neutrons, que indica l'inici de la reacció de fusió nuclear en el plasma de deuteri. Això permet la creació de tipus fonamentalment nous de reactors de fusió nuclear i la creació de nous tipus de fonts de neutrons.

Dubtes impulsen la recerca [modifica]

Informes tan espectaculars com els anteriors desperten molts dubtes. El març del 2006, Nature publicar un "informe especial" "silenciant l'exageració" que posa en dubte la validesa dels resultats dels experiments de Purdue. [14] L'informe cita Brian Naranjo de la Universitat de Califòrnia, en el sentit que els espectres mesurats en aquests experiments de sonofusió són coherents amb la desintegració radioactiva de l'equip del laboratori i per tant no és fiable demostrar la presència de reaccions nuclears. [15]

La resposta de Taleyarkhan i els seus col·laboradors, publicada Physical Review Letters , intenta refutar la hipòtesi de Naranjo sobre la causa dels neutrons detectats. [16]

Hi havia dubtes a la Universitat Purdue a la facultat d'Enginyeria quant a si els resultats positius informats per experiments de sonofusió conduïts allí havien estat veraç de la universitat per iniciar una crítica de la investigació, dirigida pel vicepresident d'Investigació. El 9 de març de 2006, un article titulat "Evidències de fusió en bombolles en dubte", Nature entrevistar a diversos col·legues de Taleyarkhan que sospitava que alguna cosa anava malament. [17]

El 7 de febrer de 2007, l'administració de la Universitat Purdue va determinar que "l'evidència no dóna suport a les legacions de recerca de mala conducta i que no s'investigui més a fons les denúncies que es justifiquen." El seu informe també deia que "el debat vigorós i obert dels mèrits dels científics d'aquesta nova tecnologia és l'enfocament més apropiat en el futur."[18] [19] Per tal de verificar que la investigació es duia a terme correctament, el representant de la Cambra Brad Miller va demanar les còpies completes dels seus documents i informes el 30 de març de 2007.[20]

Al juny de 2008, un equip multi-institucional incloent Taleyarkhan, publica un article en Enginyeria Nuclear i Disseny per "aclarir malentesos generats per un post de la pàgina d'UCLA que va servir de base per l'article de Nature al març de 2006 ", d'acord amb un comunicat de premsa.[21]

El 18 de juliol de 2008, la Universitat Purdue va anunciar que un comitè format per membres de cinc institucions havia investigat 12 denúncies de recerca de mala conducta contra Rússia Taleyarkhan. Es va arribar a la conclusió que dues denúncies van ser fundades-que Taleyarkhan havia reclamat una confirmació independent del seu treball quan en realitat les confirmacions aparents van ser realitzades pels antics estudiants de Taleyarkhan i no era "independent" tal com Taleyarkhan havia donat a entendre en forma implícita, i que Taleyarkhan havia inclòs el nom d'un company que no havia estat involucrat en la investigació ("l'única motivació aparent per l'addició del Sr Butt va ser un desig de superar la crítica d'un crític," va concloure l'informe). [22] [23] La Universitat Purdue havia dit prèviament, en el seu comunicat de premsa el juliol de 2005, que la replicació de Butt era independent de Taleyarkhan. [24]

Taleyarkhan va apel·lar les conclusions de l'informe, però l'apel·lació va ser rebutjada. Ell va dir que les dues denúncies de mala conducta tenien a veure amb assumptes administratius trivials i no tenia res a veure amb el descobriment de la fusió nuclear en bombolles o de la ciència subjacent, i que "totes les denúncies de frau i fabricació han estat considerades no vàlides i sense mèrits - el que confirma la robustesa de la ciència subjacent i de les dades experimentals. "[25] Un investigador interrogat per LA Times va dir que l'informe no havia aclarit si la fusió en bombolles era real o no, però que la baixa qualitat dels treballs i els dubtes emeses per l'informe li va fer perdre la credibilitat que Taleyarkhan tenia dins la comunitat científica. "[26]

El 27 d'agost de 2008, Taleyarkan va ser desposseït de la seva càtedra anomenada Cremen Bement Jr, i se li va prohibir ser un director de tesi per a estudiants de postgraus com a mínim durant els següents tres anys.[27]

El 5 de desembre de 2007, Kimberley-Clark presentar una sol licitud de patent en una cel de fusió termonuclear i mitjançant l'ús d'un potencial elèctric entre la trompeta i la paret cel lular. Legar que els isòtops d'hidrogen es fusionen en un líquid portador, anomenat aigua i resoldre els problemes de reproductibilitat de Taleyarkhan al preamble.[28][29]

Referències [modifica]

  1. ↑ .
  2. ↑ «Nuclear fusion 'put to the test'». BBC News, 17 febrer 2005 [Consulta: 2007.05.13].
  3. ↑ «An Experiment to Save the World» (programme transcript). ' Horizon '. [Consulta: 2007.05.13].
  4. ↑ Bourgeois, Theresa. «(1) Researchers Report Bubble Fusion Results Replicated: Physical Review E publisher paper on fusió experiment conductes with upgraded measurement system». RPI News & Information, 2 març 2004 [Consulta: 2007.05.13].
  5. ↑ Taleyarkhan, R. P.; J. S. Cho, C. D. West, R. T. Lahey, R. I. Nigmatulin, R. C. Block. «Additional Evidence of Nuclear Emissions During Acoustic Cavitation». Physical Review E, 69, letter 036.109, 22 març 2004, p. 036.109. DOI: 10.1103/PhysRevE.69.036109 [Consulta: 2007.05.13].
  6. ↑ Venere, Emil. «Purdue findings support earlier nuclear fusion experiments». Purdue News. Purdue University, 12 juliol 2005 [Consulta: 2007.05.13].
  7. ↑ Xu, I.; A. Butt. «Confirmatory Experiments for Nuclear Emissions During Acoustic Cavitation». Nuclear Engineering and Design, 235, 1317, 3 maig 2005, pp.1317-1324. DOI: 10.1016/j.nucengdes.2005.02.021. ISSN 0167-899X.
  8. ↑ Peplow, Mark. «Desktop fusió is back on the table». Nature.com, 10 gener 2006. DOI: 10.1038/news060109-5. ISSN: 1744-7933 [Consulta: 2007.05.13].
  9. ↑ Taleyarkhan, R. P.; C. D. West, R. T. Lahey, R. I. Nigmatulin, J. S. Cho, R. C. Block, and I. Xu. «Nuclear Emissions During Self-Nucleated Acoustic Cavitation». Physical Review Letters, 96, letter 034.301, 2006, p. 034.301. DOI: 10.1103/PhysRevLett.96.034301 [Consulta: 2007.05.13]."... Emissions nuclears significatives des d'un punt de vista estadístic van ser observades en benzè deuterat i mescles d'acetona però no en aigua pesada. L'energia dels neutrons mesurats era ≤ 2.45 MeV, que és un nivell indicatiu d'una reacció de fusió deuteri-deuteri (DD). Les taxes d'emissió de neutrons estaven en el rang # 5 × 10 ³ neutrons/sa # 10 4 neutrons/si obeïen a la llei de dependència inversa amb la distància ... "
  10. ↑ «Using Sound Waves To Indueix Nuclear Fusion With No External Neutron Source». Science Daily. Rensselaer Polytechnic Institute, 31 gener 2006 [Consulta: 2007.05.13]."... L'experiment va ser especialment dissenyat per respondre a una pregunta fonamental, no per conctruir un dispositiu capaç de produir energia, va expressar Block ... Per verificar la presència de fusió, els investigadors van utilitzar tres detectors de neutró és independents i un detector de raigs gamma. Els quatre resultats van llançar els mateixos resultats: un augment estadísticament significatiu en la quantitat d'emissions nuclears a causa de la sonofusió quan es comparen els mesuraments amb els valors de fons ... "
  11. ↑ " Bubble Fusion confirmats per LETU Research "Letourneau University News (www.letu.edu/OpenCms/OpenCms/events/Bubble_Fusion_Confirmed_by_LETU_Research.html) link inactive es of 2008.05.10
  12. ↑ «Technical Sessions by Day (dimecres)» (PDF). ANS 2006 Winter Meeting & Nuclear Technology Expo Official Program p. 24, November 12-16, 2006. [Consulta: 2006.12.06].(Confirmation of presentation)
  13. ↑ Forringer, Edward R.; David Robbins, Jonathan Martin. «Confirmation of Neutron Production During Self-Nucleated Acoustic Cavitation». Transactions of the American Nuclear Society, v.95, 12 novembre 2006, p.736. ISSN 0003-018X.
  14. ↑ «Bubble fusió: silencing the hype». Nature.com, 8 març 2006. DOI: 10.1038/news060306-1. ISSN: 1744-7933 [Consulta: 2010.12.28].
  15. ↑ Naranjo, Brian. «Comment on 'Nuclear Emissions During Self-Nucleated Acoustic Cavitation'». Physical Review Letters, 97, 3 octubre 2006, p. 149.403. DOI: 10.1103/PhysRevLett.97.149403.
  16. ↑ Taleyarkhan, R. P.; R. C. Block, R. T. Lahey, Jr, R. I. Nigmatulin, and I. Xu. «Taleyarkhan et al. Reply:». Physical Review Letters, 97, 3 octubre 2006, p. 149.404. DOI: 10.1103/PhysRevLett.97.149404.
  17. ↑ Samuel Reich, Eugenie. «Evidence for bubble fusió called into question». Nature, 440, 9 març 2006, p. 132. DOI: 10.1038/440132b.
  18. ↑ «Purdue Integrity panell completes research inquiry». Purdue News. Purdue University, 7 febrer 2007 [Consulta: 2007.05.13].
  19. ↑ Chang, Kenneth. «Researcher cleared of Misconduct, but Case Is Still murky». New York Times, 13 febrer 2007, p. F-4 [Consulta: 2007.05.13].
  20. ↑ Miller Seeks Data on Purdue Investigation Into Scientific Misconduct. House Committee on Science and Technology, 22 març 2007 [Consulta: 2007.05.13]. 
  21. ↑ Taleyarkhan, R.P.; Lapinskas, J; et al. «Modeling, Analysis and Prediction of Neutron Emission Spectra From Acoustic Cavitation Bubble Fusion Experiments». Nuclear Engineering and Design, 2008, 238, June 2008, p. 2779-2791. DOI: 10.1016/j.nucengdes.2008.06.007.
  22. ↑ Report of the Investigation Committee In the Matter of Dr Rússia P. Taleyarkhan (PDF). Purdue University, 18 abril 2008 [Consulta: 2008.07.19]. 
  23. ↑ Purdue committee completes research misconduct investigation. Purdue University [Consulta: 18 juliol 2008]. 
  24. ↑ Purdue findings support earlier nuclear fusion experiments. Purdue University, 12 juliol 2005 [Consulta: 2008.09.04]. 
  25. ↑ Jayaram, K. S.. jsessionid = 4j2svxic4rcm Bubble fusió Discoverer says història science is vindicated. Nature Índia. DOI 10.1038/nindia.2008.271 [Consulta: 2008.09.01]. 
  26. ↑ Purdue physicist found guilty of misconduct], Los Angeles Times, July 19, 2008, Thomas H. Maughan II
  27. ↑ Press, Associated. «Purdue reprimands fusió scientist for misconduct». USA Today, 27 agost 2008 [Consulta: 2010.12.28].
  28. ↑ U.S. Pat. App. # US2009147905 (A1)
  29. ↑ TREATMENT CHAMBER FOR INITIATING THERMONUCLEAR FUSION

Notícies [modifica]

Obtingut de «http://ca.wikipedia.org/w/index.php?title=Sonofusió&oldid=11676514»