冷聚变的梦想仍有可能实现吗?

由:Patrick j . Kiger|

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对一些人来说,研究和重新研究冷聚变似乎是在浪费时间和资源,但一些科学家不这么认为。伊夫·弗赖斯节/盖蒂图片社

早在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(Stanley Pons)和英国南安普顿大学的马丁·弗莱施曼(Martin Fleischmann)发表了一项令人震惊的声明。研究人员已经成功地融合了氢同位素的原子核来生成氦——这与为宇宙飞船提供动力的过程相同太阳他们能够在室温下进行,而不会消耗比过程产生的更多的能量,就像这样《连线》杂志回顾从2009年的细节。

这项研究带来了一种新的丰富能源的希望,它将取代化石燃料和传统能源核能,因为CBS新闻报道从那时起报道。但据报道,其他试图重复实验的研究人员无法重现实验结果,或者得出结论说,这些结果是由实验错误造成的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,写了发表在1999年的《科学美国人》上。

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梦想难逝

即便如此,科学家们对冷聚变的兴趣从未完全消失,他们仍在继续对此进行研究。虽然没有人能够最终证明它是可以完成的,但这项工作实际上已经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来自几所大学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》杂志的一篇文章他们在信中透露,他们的努力“尚未产生任何证明这种效果的证据”。

“核聚变是一种潜在的能源来源,可以提供大量的能量,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.“为了发生核聚变,带正电的原子核需要靠得足够近才能聚变(结合)在一起。如果发生这种情况,能量被释放。困难在于带正电的原子核相互排斥。如果有很多靠近的原子核——高密度——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能量的,但维持这些反应所需的温度和密度在地球上是非常困难的。冷聚变是指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。

Munday补充道:“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。”“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·弗莱施曼在众议院科学、空间和技术委员会面前证明他们的冷聚变突破。
戴安娜沃克/盖蒂图片社

在外行人看来,为了寻找冷聚变的证据而进行一次又一次的调查似乎是在浪费时间和资源。但科学家们不这么看,因为在他们搜索的过程中,他们收集了其他种类的知识和先锋技术创新。

“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,”Munday说。“通过谷歌合作,我们在《自然》、《自然材料》、《自然催化》等高影响力期刊上发表了20多篇论文,目前已获得两项专利。除了直接关于低能量聚变过程的论文,我们还发表了关于金属氢化物有趣的材料物理和光学特性以及它们在传感器和催化剂上的应用的论文。”

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爱马仕项目

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该项目将采用近年来发展起来的更先进的科学技术和工具。

“目的是试图寻找一种实验,可以重复地产生一些反常的效果,”说佩Peljo,在电子邮件中。他是这个项目的协调人,也是加州大学洛杉矶分校机械与材料工程系的副教授图尔库大学在芬兰。“我们正在重新审视之前的一些实验。此外,我们还将利用钯单晶等控制良好的模型系统,详细研究钯-氢和钯-氘系统的电化学。简而言之,HERMES是钯氢体系的基础研究、一些有前景的早期实验的重复和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。”

即便如此,研究人员并不一定希望找到冷聚变的证据。

“科学领域的大多数人认为它很可能是实验人工制品,也就是说,它不是真实的,”Peljo解释说。“基本上,当钯金属被加载了大量的氘,似乎大多数时候没有什么不寻常的事情发生。但有时,由于不太清楚的原因,似乎会发生一些奇怪的事情。起初,Pons和Fleischmann观测到多余热量,但也有其他反常效应的报道,如中子辐射或氦产生。但是有很多复制的问题。最有可能的是,这些反应实际上不是聚变,而是发生在金属晶格中的其他核反应。”

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,我们专注于纳米级材料,在这种材料中,加载速度要快得多,由于插入氘时体积变化而产生的应力也要小得多。”“我们的主要重点之一是所谓的共电沉积实验,即用电化学方法沉积Pd-D。这种方法是由Stanislaw Szpak博士帕梅拉Mosier-Boss博士在美国海军SPAWAR系统中心在加州的圣地亚哥。这些实验有很好的文献记录,它们的结果已经发表在多个同行评审的科学文献中,所以我们的第一种方法是尝试重现它们的结果。”

佩尔霍说:“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情况。”“另一方面,如果这个项目成功了,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,因为这些反应据说会产生多余的热量。”

HERMES研究收集的关于钯-氢系统基本特性的信息也有助于开发更好的制氢工艺燃料电池驱动汽车据佩尔乔说。

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