В конце восьмидесятых годов прошлого века научный мир взорвало

драматическое событие – сообщение о ядерных реакциях, сопровождающихэлектрохимический синтез. Сразу же были отчетливо обозначены блестящиегоризонты холодного ядерного синтеза (coldfusion); были получены даже егокосвенные доказательства – нейтроны, g - излучение, избыточные тепловые эффекты. Однако эйфория "открытия" скоро прошла, обнаружились невоспроизводимость эффектов и экспериментальные ошибки, что позволило остроумнопереименовать coldfusion в confusion. В настоящее время и экспериментальныеработы, и дискуссии вокруг холодного ядерного синтеза перешли в разряд вялотекущих процессов, поддерживаемых узкой группой энтузиастов.

Однако интрига этого "открытия" осталась; остался вопрос – может лихимическая реакция индуцировать ядерную реакцию, и могут ли превращения электронной оболочки провоцировать ядерные превращения?

Учёные отмечают, что генерация нейтронов может сопровождать химический процесс, однако нейтроны не являются прямым егорезультатом, они – вторичный продукт. Нейтроны появляются в результатераспада ядер под действием g- и рентгеновского излучения, которые производятся электронной оболочкой, т.е. имеют химическую природу.И хотя прямой холодный термоядерный синтез осуществить не удалось, тем не менее, из него следует новая стратегия энергетики – от механохимии к цепной неразветвленной (или слабо разветвленной) фотоядернойреакции.

Идея этой стратегии следующая: механостимулированные реакции

приводят к возбуждению электронных оболочек и рождают рентгеновское

или g- излучение, которое захватывается ядрами (фотоядерная реакция); воз-

бужденные таким образом ядра распадаются, генерируя новые g- кванты и

(или) нейтроны. Возможная цепная (или частично разветвленная) энерговы-

деляющаяхемоядерная реакция. Проблема в том, чтобы механическое воз-

действие возбуждало внутренние электронные оболочки; только тогда кон-

версия внешних электронов на внутренние вакансии (типа Оже-вакансии)

будет генерировать жесткий рентген или g-лучи. Ясно, что наиболее подхо-

дящим кандидатом для осуществления такой механохимии являются ударныеволны. Необходим также теоретический анализ такого сжатия электронныхоболочек, при котором достигалось бы возбуждение высоколежащих электронных уровней внутренних электронов (возбуждение внешних электронови последующая ионизация означали бы в этом случае утечку механическойэнергии и ее неэффективное растрачивание).

Другая проблема – подбор атомного состава молекул (или их сме-

сей), при котором мог бы осуществляться полный ядерный захват g – и рентгеновских лучей. Известно, что сечение захвата в фотоядерных реакцияхдостаточно велико и спектр его достаточно широк. Это дает основание полагать, что вторая проблема решается легче, чем первая -эффективная механохимическая генерация жесткого излучения.

Ясно, что это стратегическая задача: на пути ее решения могут встре-

титься непреодолимые и пока не прогнозируемые трудности, однако она сто-

ит разработки (для начала хотя бы чисто интеллектуальной).

 

Химия низких температур

Область низких температур (вблизи 4 К) химия освоила достаточно

давно. Наиболее яркий итог – открытие квантового механизма химических

реакций, т.е. подбарьерноготуннелирования, и его следствий (гигантские

изотопные эффекты, не зависящие от температуры предельная скорость реак-

ций). Химию при температурах 10^-4-10^-6 Кследует оценивать как "экзотическую". Получение ультрохолодных атомов основано на изменении их скорости движения при поглощении оптического кванта (лазерное охлаждениеатомов).

Если атомы и лазерные фотоны настроены так, что поглощение про-

исходит в низкочастотной области спектра (красная сторона), то в атоме,

движущемся навстречу фотонам, из-за доплеровского сдвига резонансное

поглощение смещается к центру линий и усиливается. Для «попутных» ато-

мовдопплер-эффект смещает резонанс от центра и ослабляет поглощение, в

результате атомы испытывают тормозящую силу, направленную вдоль пото-

ка фотонов. Атомы, помещенные в ортогональные лазерные пучки, тормозят-

ся во всех трех направлениях; при этом создается оптически вязкая среда, в

которой движение атомов останавливается, их кинетическая температура со-

ставляет – 10^-4 – 10^-6 К (можно даже достичь температуру 10^-10 К). Из ульт-

рахолодных атомов ₈₅Rb удалось построить кристаллическую решетку (она

оказалась кубической объемно-центрированной), измерить параметры этой

решетки с помощью оптической дифракции и определить частоты коллек-

тивных колебаний решетки. Другими словами, удалось создать новое состояние вещества – кристаллический газ.

Ультрахолодные, лишенные кинетической энергии атомы представляют интерес для точной спектроскопии и метрологии, для зондирования потенциалов атом-атом и атом-поверхность, для экспериментальной проверкипостулатов квантовой электродинамики одноатомного лазера. Оптическимвозбуждением атомов в кристаллическом газе получают электронно-возбужденные атомы, которые реагируют с другими атомами, образуя эксимерные молекулы, имплантированные в кристаллический газ. Уже сделаныпервые шаги в химии холодных, безэнергетических атомов и молекул; ее будущее начинается сегодня. Более того, обсуждается возможность лазерного