Gibt es ein stichhaltiges theoretisches Argument gegen innerschaleninduzierte nukleare Kettenreaktionen?

Über die Kalte Fusion wird oft behauptet, sie sei theoretisch ausgeschlossen. Das theoretische Hauptargument ist, dass die elektronischen Energien zu niedrig sind, um die Coulomb-Barriere zu überwinden, da die dd-Fusion nur bei KeV-Energien stattfindet, während die Chemie bei eV-Energien liegt.

Dem widersprechen innere Schalen, die in Palladium 3 oder 20 KeV Energie pro ausgestoßenem Elektron speichern, je nachdem, ob die erste oder zweite Schale angeregt wird. Diese Leerstellen in der inneren Schale können entweder durch Röntgenstrahlen oder durch Absorption eines Elektrons in die Leerstelle und gleichzeitige Abgabe eines anderen Elektrons zerfallen (dieser zweite Prozess ist elektrostatisch). Der Querschnitt zum Ausstoßen eines Deuterons mit mehreren zehn KeV anstelle eines Elektrons sollte größer sein, da ein Deuterium schwerer ist. Ich glaube also, dass in deuteriertem Metall mit angeregten inneren Schalen KeV-Deuteronen herumlaufen.

Wenn zwei KeV-Deuteronen in einer dichten Umgebung, in der Nähe eines Kerns oder eines Elektrons, eine Fusion mit einem Alpha durchführen, weiß ich nicht, warum der Prozess nicht enden kann, ohne dass ein Proton oder Neutron ausgestoßen wird. Es gibt elektrostatische Matrixelemente, die eine instabile Alpha-Resonanz zerfallen lassen, indem sie ihre Energie an ein geladenes Teilchen in der Nähe abgeben, anstatt einen Bestandteil auszustoßen.

Nach einer Fusion hinterlässt das resultierende Alpha eine energetische Spur, und geladene Teilchen hinterlassen Spuren von Atomen mit ausgestoßenen Elektronen der inneren Schale. Die Löcher der K-Schale erzeugen also schnelle Deuteronen, und die Fusion in Deuteronen erzeugt Löcher der K-Schale. Ich verstehe nicht, warum das keine Kettenreaktion auslösen kann.

Diese Idee habe ich bereits erklärt. Ich würde gerne wissen, ob jemand ein fundiertes theoretisches Argument kennt, das dies ausschließt. Kann eine solche Kettenreaktion in einem Pd theoretisch ausgeschlossen werden? Ich frage nicht, ob es wahrscheinlich ist, ich frage, ob es theoretisch sicher ausgeschlossen werden kann.

Anna v. fragt, wie dieser Prozess in Gang kommt – es erfordert, dass ein zufällig geladenes Teilchen aus einem spontanen radioaktiven Zerfall in der Umgebung oder ein kosmisches Myon das deuterierte Material passiert. Geladene Teilchen erzeugen Löcher in der K-Schale.

Um meine Vorurteile deutlich zu machen: Ich kann es nicht ausschließen. Unabhängig von der Qualität der Experimente sehe ich kein Argument gegen die Kalte Fusion.

und wie werden die Elektronen der K-Schale aus der k-Schale geschmissen?
@annav: Durch die schnell geladenen Teilchen, die im Fusionsprozess entstehen. Um den Prozess zu starten, benötigen Sie einen kosmischen Strahl oder zufällige spontane geladene Teilchen, die durch Radioaktivität in der Umgebung erzeugt werden, um ein inneres Schalenloch zu erzeugen, das sich dann selbst erhält. Ich habe das in der Frage gesagt.
"und gleichzeitig ein anderes Elektron ausstoßen (dieser zweite Prozess ist elektrostatisch). Der Querschnitt zum Ausstoßen eines Deuteriums mit mehreren zehn KeV anstelle eines Elektrons sollte größer sein, da ein Deuterium schwerer ist". Deuterium ist neutral, Deuteron (das Ion) ist positiv geladen. Warum würde ein neutrales Deuterium zusammen mit der Absorption des Elektrons in der k-Schale an einem elektrostatischen Ausstoß beteiligt sein? Soweit ich weiß, füllen Deuterium Versetzungen in den Kristallen, sind interstitiell.
@annav: Ich meinte Deuteron, ich habe es gerade repariert. Die Deuteronen füllen die Zwischengitterplätze, die Elektronen werden nur geteilt. Der elektrostatische Prozess ist immer Teilchen für Teilchen, also werden Elektronen/Deuteronen mit KeV-Energien ausgestoßen, aber der Phasenraum für Deuteronen ist um den Faktor 50 größer (obwohl es mehr Elektronen als Deuteronen gibt, auch um einen Faktor von etwa 50). .
In diesem Fall muss man die Dichte von Deuteronen und die Wahrscheinlichkeit, ein anderes Deuteron zu treffen, um die Kette zu starten und aufrechtzuerhalten, berechnen Größenordnung fehlt.
@annav: Können Sie sehen, dass Größenordnungen fehlen? Ich kann es nicht mit Gewissheit --- Ich habe die Strahlfusion verwendet, um Größenordnungen abzuschätzen, aber Sie wissen nicht, wie der Loch-Deuteron-Prozess im Detail funktioniert, also wird alles trübe. Sie können die gewöhnliche Tritium/He3-Fusion vernünftigerweise um zwei Größenordnungen ausschließen, indem Sie Strahlquerschnitte durch deuteriertes pd verwenden, aber dies sind immer Spuren in den Experimenten. Ich weiß nicht, wie ich eine kohärente Übertragung von d's / k-Löchern durch das Material oder eine 2-d-Kollision + elektrostatische Übertragung auf einen 3. ausschließen kann. Ich habe nichts über die 3-Körper-Fusion oder das d + Loch-Hopping der inneren Schale gefunden.
Einige Leute haben sich auf die Kristallstruktur und das gesamte Kristallverhalten berufen, um dies in den Griff zu bekommen. Im rossi-Blog gibt es einige Referenzen. Ich weiß, dass hochenergetische Myonen ohne Verluste durch die Kristallachse gehen (es wird in Vorschlägen für Myonenstrahlen verwendet), also ist es nicht so weit hergeholt (experimentell). Man muss sich jedoch tief in das Verhalten von Kristallen vertiefen.
@annav: Die Leute, die sich auf die Kristallstruktur berufen, um die Fusion zu erklären, greifen nach Strohhalmen. Niemand hat behauptet, dass es sich um innere Hüllen handelt, das ist meine eigene persönliche Theorie. Ich möchte, dass jemand diesen Mechanismus ausschließt, weil dies die einzige plausible Erklärung ist, die ich sehen kann.
gut, es könnte eine Kombination sein. Sie selbst rufen die Struktur auf
@annav: Ich stimme zu, ich meinte, dass die Theorien, die keine inneren Schalen verwenden, greifen, aber Sie haben Recht.
Ich bekomme den Chat-Kommentar, trotzdem befürworten Sie dies, weil Sie es als einen Weg sehen, Kev-Energien zu bekommen. Ist es nicht möglich, dass kollektive Erregungen des Kristalls diese Kev-Energie am Deuteron-Standort durch einen glücklichen Zufall für Palladium-Kristalle (oder sogar Nickel, wie Rossi behauptet) liefern könnten? Schließlich liefern sie eine gewisse elektromagnetische Eingangsenergie.
@anna v: Nein, das ist mit nahezu wissenschaftlicher Gewissheit nicht möglich. Es gibt ein einfaches Entropie-Argument, dass der Phasenraum für die Konzentration hoher Energie in einem Teilchen durch exp(-\beta \Delta E) unterdrückt wird, nur weil diese Energie aus der Umgebung genommen wird, um dies zu tun (Verkleinerung des Phasenraums). , und es gibt keine Möglichkeit, dies zu vermeiden --- Sie würden Magie brauchen. Ich sehe wirklich keine Alternative zu Innenschalen. Was Rossi betrifft, er betrügt mit ziemlicher Sicherheit, er hat eine Verdampfungsmaschine gebaut, die wenigen Ni-H-Experimente sind meiner Meinung nach nicht zuverlässig, sie werden nicht sorgfältig wie Pd/d reproduziert.
Diesen Kommentar hatte ich übersehen. Ich spreche von Quantenmechanik in einem Kristallgitter, nicht von Thermodynamik. schließlich haben Kristalle sowieso eine niedrige Entropie. Mir scheint, diese Art von Argument würde das Fermi-Meer in Metallen nicht zulassen.

Antworten (2)

Ein scheinbar problematischer Aspekt des vorgeschlagenen Mechanismus ist, dass er angeblich zwei heiße Deuteronen benötigt. (Im Gegensatz dazu benötigt die U-235-Spaltung nur ein Neutron.)

Warum ist das so problematisch? Wenn n die Anzahl der 20 keV-Teilchen ist (dh heiße Deuteronen oder K-Schalenlöcher oder eine Überlagerung von ihnen), dann erwarten wir etwas wie:

d n / d t = EIN n 2 − B n

wo der Koeffizient EIN > 0 beschreibt Fusion und B > 0 beschreibt das Abkühlen in energieärmere Modi.

Dies beschreibt eine sehr schlecht erzogene Kettenreaktion . Diese Differentialgleichung unterstützt ein explosionsartiges Wachstum der Anzahl heißer Deuteronen, und sie unterstützt ein sehr leichtes völliges Verpuffen. Ich sehe nicht ein, wie es eine Reaktion unterstützen könnte, die 50 Stunden andauert, was die angebliche Beobachtung in Kaltfusionsexperimenten ist. (Sie können einwenden, dass es sich innerhalb der Elektrode von Hot-Spot zu Hot-Spot bewegt, aber trotzdem finde ich es unplausibel. Ich würde keine lokalen Hot-Spots erwarten; ich würde eine schnell wachsende heiße Region erwarten, die verschmelzen würde fast jedes Deuteron in der gesamten Elektrode innerhalb einer Sekunde! Wenn ich mich nicht irre ...)

Eine U-235-Reaktion, wo es keine gibt n 2 Laufzeit, ist relativ einfach zu stabilisieren. Theoretisch genügt ein negativer Temperaturkoeffizient. Aber selbst ein negativer Temperaturkoeffizient würde diese quadratische Reaktionsgeschwindigkeit nicht stabilisieren (wenn ich mich nicht irre).

Ich werde nicht sagen, dass dies den Mechanismus widerlegt, aber ich würde sagen, dass dies etwas ist, das einer Erklärung und Diskussion bedarf.

Ich frage mich auch, ob man zur Überwindung der Coulomb-Barriere wirklich die Energie von zwei K-Schalen-Löchern braucht und nicht nur von einem. Wenn ein Loch ausreicht, trifft das obige Problem nicht zu. Darüber hinaus müssten Sie sich nicht wirklich um die Lebensdauer des heißen Deuterons (das andere große potenzielle Problem mit dem Mechanismus) kümmern, da das heiße Deuteron möglicherweise überhaupt nicht um das Gitter herumwandert. Vielleicht gibt es ein K-Schalen-Loch und zwei Deuteronen alle zusammen im Gitter, und die Energie des Lochs schiebt einfach ein Deuteron in das andere. (Die Energie des Lochs wird zu potentieller Coulomb-Energie, nicht zu kinetischer Energie.)

Auch hier weiß ich nicht, ob 20 keV genug Energie sind. Aber wenn es so wäre, würde das meiner Meinung nach die Geschichte viel plausibler machen. :-D

Ron hat mir eine E-Mail geschickt. Zusammenfassung: Ein Loch in der K-Schale ist genug Energie, aber die Deuteronen wären zu weit vom Pd-Kern entfernt, als dass sie daran teilnehmen könnten. Also müsste ein Elektron stattdessen der 3. Körper sein. Dies ist möglich, aber es gibt einige Gründe zu der Annahme, dass dies weniger wahrscheinlich ist. Über Kinetik und Stabilität: Er sagt, es gibt eine Reihe von Mikroexplosionen. Vielleicht konzentriert sich jede Explosion auf einen Bereich mit ungewöhnlich hoher D-Dichte (gezogen von einem niedrigen elektrischen Potential), und die Reaktion kann nicht die gesamte Elektrode verschlingen, weil die D-Dichte anderswo niedriger ist, darunter B / EIN . Es gibt noch mehr Diskussionen, die ich auslasse. :-P

Über die Kalte Fusion wird oft behauptet, sie sei theoretisch ausgeschlossen. Das theoretische Hauptargument ist, dass die elektronischen Energien zu niedrig sind, um die Coulomb-Barriere zu überwinden, da die dd-Fusion nur bei KeV-Energien stattfindet, während die Chemie bei eV-Energien liegt.

Dies wird durch innere Schalen widerlegt, die in Palladium 3 oder 20 KeV Energie pro ausgestoßenem Elektron speichern

Ein Elektron der inneren Schale kann durch hochenergetische Röntgenstrahlen (oder andere hochenergetische Prozesse) aus einem Atom ausgestoßen werden. Dies ist nicht spezifisch für Palladium, sondern kann für jedes Element auftreten. Wenn es zu einer Fusion kommen würde, weil Palladiumdeuterid einer Hochenergiequelle wie Röntgenstrahlen ausgesetzt wurde, um Elektronen aus der inneren Schale auszustoßen, wäre dies keine „kalte“ Fusion, aber die eigentliche Frage ist, ob eine Fusion durch den in beschriebenen Mechanismus stattfinden kann oder nicht die Frage.

Es ist irreführend zu behaupten „Palladium speichert 3 bis 20 KeV Energie pro ausgestoßenem Elektron“. Die Lebensdauer des Lochs in der inneren Schale, das ein ausgestoßenes Elektron hinterlässt, beträgt nur etwa 1 Femtosekunde (Quelle: Core Level Spectroscopy of Solids, Seite 11).

Diese Leerstellen in der inneren Schale können entweder durch Röntgenstrahlen oder durch Absorption eines Elektrons in die Leerstelle und gleichzeitige Abgabe eines anderen Elektrons zerfallen (dieser zweite Prozess ist elektrostatisch).

Mit zunehmender Ordnungszahl wird der Zerfall durch Röntgenstrahlen immer dominanter. Bei Palladium ist der Zerfall durch Emission eines Röntgenstrahls und ohne Elektron fünfmal so wahrscheinlich wie durch das Ausstoßen eines Elektrons. Der Vorgang des Ausstoßens eines anderen Elektrons ist nicht genau elektrostatisch. Stattdessen regt ein Röntgenstrahl, der durch den Übergang eines Elektrons von einem höheren Energieniveau zum niedrigeren Energieniveau des Lochs (z. B. 2p zu 1s) entsteht, manchmal ein anderes Elektron an, wodurch es ausgestoßen wird (z. B. ein weiteres 2p-Elektron) (Quellen : Core Level Spectroscopy of Solids, Seite 13; Burhop und Asaad, Advances in Atomic and Molecular Physics, Bd. 8, Seite 165).

Der Querschnitt zum Ausstoßen eines Deuterons mit mehreren zehn KeV anstelle eines Elektrons sollte größer sein, da ein Deuterium schwerer ist. Ich glaube also, dass in deuteriertem Metall mit angeregten inneren Schalen KeV-Deuteronen herumlaufen.

Es scheint vernünftig, dass die Energie eines Röntgenphotons auf ein Deuteron übertragen werden könnte. Siehe Protonenausstoß aus molekularen Hydridclustern, die starken Röntgenpulsen ausgesetzt sind . Der durch das zu füllende Loch gebildete Röntgenstrahl wäre jedoch weniger energiereich als der Röntgenstrahl, der das Loch überhaupt erst gebildet hat. Es bestünde eine bessere Chance, aus dem ursprünglichen Röntgenstrahl, der das Loch erzeugt hat, ein energetisches Deuteron zu bilden. Auch die Deuteronen im Palladium-Gitter befinden sich offensichtlich außerhalb der inneren Schalen der Palladium-Atome. (Siehe Nelin "A Neutron Diffration Study of Palladium Hydride", phys. stat. sol. (b) 45, 527 (1971) für die Struktur). Der Röntgenstrahl vom lochfüllenden Übergang müsste alle Elektronen der inneren Schale passieren, um ein Deuteron zu erreichen.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass eine Fusion möglich ist, wenn genügend Röntgenenergie auf ein deuteriumhaltiges Material fokussiert werden könnte (wie es die Nation Ignition Facility mit Laserfokussierung tut, um indirekt Röntgenstrahlen zu erzeugen) . Deuterium in einem Palladium-Gitter anzuordnen bringt jedoch keinen Vorteil. Deuterium könnte in anderen Formen, wie z. B. festem Deuterium, konzentrierter gemacht werden. Das Aufrufen einer indirekten Energieübertragung über Röntgenphotonen aus dem Füllen von Löchern in der inneren Schale bietet keinen Vorteil gegenüber einer direkten Energieübertragung von den hochenergetischen Röntgenstrahlen, die benötigt werden, um die Löcher überhaupt zu erzeugen.

Das ist ein klares Argument. 1) Ein "Einwand", er basiert auf Streuwahrscheinlichkeiten, dh keine Berechnungen oder spezifische Daten. 2) es berücksichtigt nicht die Gitterstruktur, die kollektive Verstärkungseffekte auf Wahrscheinlichkeiten haben kann. Zum Beispiel passieren Myonen Kristalle ohne Streuung, wenn sie sich in Richtung der Kristallachse befinden.
Ein Deuteron kann nicht einfach einen Röntgenstrahl absorbieren und mit zusätzlicher kinetischer Energie aufwachen. Ein solcher Prozess kann die Energie-Impuls-Erhaltung nicht erfüllen. (Beweis: Denken Sie darüber nach im Schwerpunktsystem.) Deshalb kann Ihre Beschreibung der gewöhnlichen Auger-Emission – zuerst wird ein Röntgenstrahl buchstäblich emittiert, dann ein anderes Elektron absorbiert ihn – nicht richtig sein, selbst wenn Sie es gefunden haben ein Buch, das es sagt. Das Buch ist falsch, es ist elektrostatisch. Wenn Sie sich theoretische Abhandlungen ansehen, in denen Auger-Raten und -Verschiebungen berechnet werden, werden Sie feststellen, dass Spezialisten zustimmen, dass es sich um Elektrostatik handelt.
Bei dem diskutierten Mechanismus werden die (angeblichen) Löcher in der inneren Schale nicht durch Röntgenstrahlen, sondern durch schnell geladene Teilchen erzeugt. Ein 20-MeV-Alpha könnte theoretisch hundert 20-keV-Deuteronen erzeugen, indem es sie alle fast genau trifft, aber das ist außerordentlich unwahrscheinlich. OTOH, wenn das Alpha durch Pd wandert, kann es ziemlich häufig hundert Löcher in der inneren Hülle erzeugen. Außerdem ist dies angeblich ein Drei-Körper-Fusionsprozess, bei dem das Palladiumatom einer der Körper ist. Zusammenfassend weiß ich nicht, wie Sie sagen können, dass das Palladiumgitter nicht hilft ... es ist kritisch!
@ SteveB "Das Buch ist falsch". Dies ist die Standardtheorie, nicht nur ein Buch. Zusätzlich zu Core Level Spectroscopy of Solids siehe Burhop und Asaad, "The Auger Effect", in Advances in Atomic and Molecular Physics, vol. 8, Seite 165: "ein Röntgenquant, das in einem gewöhnlichen Strahlungsübergang einer inneren Schale erzeugt wird, wird von einem Elektron in einer äußeren Schale desselben Atoms gestreut, wobei das Elektrom dabei ausgestoßen wird".
@SteveB "In dem diskutierten Mechanismus werden die (angeblichen) Löcher in der Innenschale nicht durch Röntgenstrahlen, sondern durch schnell geladene Teilchen erzeugt." Hochenergetische Röntgenstrahlen sind nur ein Beispiel dafür, wie Löcher in der Innenschale erzeugt werden können. Historisch gesehen wurde so der Auger-Effekt entdeckt. Pierre Auger wendete hochenergetische Röntgenstrahlen an und beobachtete die Auger-Effekt-Elektronen. Sicherlich können Löcher durch andere hochenergetische Prozesse erzeugt werden, wie beispielsweise durch einen hochenergetischen Elektronenstrahl.
Siehe „The Theory of Auger Transitions“ von Chattarji, S. 16–19: „Physikalisch entsteht die Störung, die den [Auger]-Übergang verursacht, aus der Coulomb-Wechselwirkung zwischen benachbarten Elektronen … Wir müssen hier einen weiteren Grund für die Berücksichtigung des [Auger ] Effekt eher ein strahlungsloser Übergang als ein Umwandlungsprozess ..." usw. usw. Die Diskussion ist detailliert und gründlich. (Natürlich beinhaltet die Auger-Emission virtuelle Photonen, wie jede elektromagnetische Wechselwirkung. Und es gibt Verzögerungskorrekturen usw., dh nicht genau "elektrostatisch". Aber es ist kein echtes Photon beteiligt.)
@SteveB Danke für den Hinweis auf diese Referenz. Ja, ich sehe, dass Chattarji ab Seite 14 diskutiert, ob das Photon real oder virtuell ist, und sich dafür einsetzt, dass es virtuell ist.
@SteveB "Löcher in der Innenschale werden nicht durch Röntgenstrahlen, sondern durch schnell geladene Teilchen erzeugt. Ein 20-MeV-Alpha ...". Aber die Frage selbst, wie Ron den letzten Teil als Antwort auf Anna bearbeitet hat, sagt "Myon", nicht Alphateilchen. Ein Alphateilchen kann sich nicht einmal einen Meter in der Luft fortbewegen, etwa einen Zentimeter pro MeV. Ich denke, Ron hat sich ein Hintergrundstrahlungsteilchen vorgestellt, das den Prozess startet, aber ich sehe nicht, wie dies ein Alphateilchen sein könnte (es sei denn, Sie platzieren absichtlich eine Quelle in der Nähe des PdD).
@DavePhD - Das Myon ist ein postulierter Samen - die Hauptfrage betrifft die Kettenreaktion , nicht den Samen. An der Kettenreaktion sollen tatsächlich schnell geladene Alpha-Teilchen beteiligt sein, keine Röntgenstrahlen. Die Fusionskettenreaktion soll in einem Tischgerät bei Raumtemperatur stattfinden, nicht in einer milliardenschweren Anlage wie NIF oder ITER. (Haben Sie von kalter Fusion gehört? Sie müssen es nachschlagen, wenn Sie die Frage verstehen wollen.) Wie auch immer, aus allem, was Sie geschrieben haben, habe ich den starken Eindruck, dass Sie die gestellte Frage nicht verstehen. Sie sollten die Frage noch einmal lesen.
Zum Beispiel behauptet die Frage, dass die Auger-Deuteronenemission weitaus wahrscheinlicher ist als die Auger-Elektronenemission. Daher schließt die Tatsache, dass eine Röntgenemission wahrscheinlicher ist als eine Elektronenemission, wie Sie sagen, nicht die Möglichkeit aus, dass eine Deuteronenemission wahrscheinlicher ist als beides. Sie haben das Recht zu argumentieren, dass die Behauptung der Frage falsch ist, aber das haben Sie nicht getan. Sie haben die Behauptung einfach ignoriert ... als hätten Sie die Frage nicht einmal gelesen.
@SteveB Du hast Recht, ich habe mich nicht mit dem Aspekt der Kettenausbreitung befasst, sondern nur mit der Ketteninitiierung. Ich halte Kev- oder Mev-Energieteilchen nicht für "kalt". Ich stelle mir Röntgenstrahlen nicht als Alternative zum Elektronen-, Protonen- oder Deuteronenausstoß vor. Wenn ein externer Röntgenstrahl ein Elektron ausstoßen kann, warum kann das ein interner Röntgenstrahl nicht? Gibt es nicht einen strahlenden Auger-Effekt und einen strahlungslosen Auger-Effekt?
Gibt es ein stichhaltiges theoretisches Argument gegen innerschaleninduzierte nukleare Kettenreaktionen?
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