冷聚变之梦还有可能实现吗?

由:帕特里克·j·基格|
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对一些人来说,研究和重新研究冷聚变似乎是浪费时间和资源,但一些科学家不这么看。伊夫·弗赖斯节/盖蒂图片社

回到1989年3月,在盐湖城的一场新闻发布会上,犹他大学的科学家斯坦利·庞斯和英国南安普顿大学的马丁·弗莱希曼宣布了一项惊人的消息。研究人员已经成功地将一种氢同位素的原子核聚变以产生氦,这与为太阳能电池提供动力的过程相同太阳他们能够在室温下进行,而不需要投入比生成过程更多的能量,就像这样《连线》杂志回顾2009年的细节。

这项研究带来了人们对一种新的丰富能源的希望,这种能源将取代化石燃料和传统燃料核能,因为哥伦比亚广播公司的新闻报道从那时起报道。但是其他试图重复实验的研究人员无法重现结果,或者得出结论说,这是由实验误差引起的1989年《纽约时报》的一篇文章.“大多数科学界不再认为冷聚变是一种真实的现象,”哈维马德学院的物理学教授彼得·n·萨塔说,写了1999年发表在《科学美国人》上。

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梦想很难破灭

即便如此,科学家们对冷聚变的兴趣从未完全消失,他们一直在继续进行研究。虽然没有人能够确切地证明这是可以实现的,但这项工作实际上在其他方面产生了有价值的知识。

例如,几年前,谷歌资助了一项多年的调查包括几所大学的研究人员和劳伦斯伯克利国家实验室也研究人员最终发表了2019年《自然》杂志文章在这篇文章中,他们透露,他们的努力“尚未产生任何证明这种效应的证据”。

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“核聚变是一种潜在的能源,可以提供大量的电力,而不会产生有害的副产品。”杰里米·芒迪谷歌研究的参与者之一,在一封电子邮件中解释道。他是电子和计算机工程的教授加州大学戴维斯分校.“为了发生聚变,带正电荷的原子核需要足够近才能融合在一起。如果发生这种情况,能量就会释放出来。困难在于带正电的原子核相互排斥。如果有很多原子核靠近在一起——密度很高——并且它们有很大的动能(高温),这个反应就会发生。在自然界中,太阳是由核聚变提供动力的,但在地球上维持这些反应所需的温度和密度是非常困难的。冷聚变是指核聚变可以在更低的温度下发生,使其成为地球上可行的能源。

“真的很难排除一种现象,这也是这些概念流传这么久的原因之一,”穆迪补充道。“我们没有发现冷聚变的任何证据,但这并不意味着它不存在。”

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1989年,科学家斯坦利·庞斯(左)和马丁·弗莱希曼在众议院科学、空间和技术委员会面前证明了他们的冷聚变突破。
戴安娜·沃克/盖蒂图片社

对于外行来说,为了寻找冷聚变的证据而反复调查似乎是在浪费时间和资源。但科学家们并不这么认为,因为他们在探索的过程中,会收集其他种类的知识,并引领技术创新。

穆迪说:“这些副产品可能是我们在这一领域的研究产生的最大影响之一。”“通过谷歌合作,我们在《自然》、《自然材料》、《自然催化》、各种美国化学学会期刊等高影响力期刊上集体发表了20多篇论文,迄今已获得两项专利。除了直接关于低能量聚变过程的论文外,我们还发表了关于金属氢化物有趣的材料物理和光学性质,以及它们在传感器和催化剂中的应用的论文。”

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HERMES项目

在欧洲,一个多国科学家小组最近开始了另一项冷聚变研究爱马仕项目,将采用近年来开发的更先进的科学技术和工具。

“目的是试图寻找一个实验,可以重复产生一些异常效应,”他说佩Peljo在一封电子邮件中。他是该项目的协调人,也是纽约理工大学机械与材料工程系的副教授图尔库大学在芬兰。“我们正在重温以前的一些实验。此外,我们将详细研究钯-氢和钯-氘系统的电化学,利用良好控制的模型系统,如钯单晶。简言之,HERMES是对钯-氢体系的基础研究,一些有前景的早期实验的重复,以及新方法的开发的结合。例如,我们将研究利用质子导电固体氧化物在更高温度下的反应。”

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即便如此,研究人员并不一定期望找到冷聚变的证据。

佩尔乔解释说:“大多数科学领域的人认为它很可能是实验性的人工制品,也就是说,它不是真的。”“基本上,当钯金属中含有大量的氘时,大多数时候似乎没有什么异常情况发生。但有时,由于一些不太清楚的原因,似乎会发生一些奇怪的事情。最初,Pons和Fleischmann观测到了过量热量,但也有其他异常效应的报道,如中子辐射或氦的产生。但是有很多可重复性的问题。最有可能的是,这些反应实际上并不是核聚变,而是在金属晶格中发生的其他核反应。”

HERMES的研究人员不会试图重现Pons和Fleischmann的研究,而Peljo说这太耗时和困难了。

他解释说:“相反,我们正专注于纳米尺寸的材料,这种材料的加载速度应该快得多,氘插入时由于体积变化引起的应力应该小得多。”“我们的主要重点之一是所谓的共电沉积实验,其中Pd-D是电化学沉积的。这种方法是由斯坦尼斯劳·斯帕克博士而且Pamela Mosier-Boss博士在美国海军SPAWAR系统中心在加州圣地亚哥。这些实验有据可查,其结果已发表在多本同行评审的科学文献中,因此我们的第一个方法是尝试重现他们的结果。”

Peljo说:“这是一个高风险、高回报的项目,也就是说,我们很有可能无法观察到任何异常。”“另一方面,如果该项目成功了,我们将有一个可重复的实验来探测这些反应。根据现代物理学,不应该发生这样的反应,所以应该发展一种新的理论来解释这些反应。也有可能开发出新的热源,因为这些反应据称可以从电力中产生多余的热量。”

18luck手机登录HERMES研究收集的关于钯-氢系统基本性质的信息也有助于开发更好的生产氢的工艺燃料电池为汽车提供动力据佩尔乔说。

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