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皆さんご存じの通り,常温核融合は一時熱狂的に迎えられた後,核物理の専門家からめった打ちにされて表舞台からほぼ姿を消しました.
まあ原因はいろいろあったのですが,まず問題になったのが再現性の無さです.同じ人間が実験しても再現されない,「再現性は良い」という人の実験でも他の人が見学しているとなぜか偶然再現しない,常温核融合研究者同士の間ではそれなりに再現されるけどチェックを厳しくしている外部の機関では再現されない,などです.このことから,一般の研究者の間ではあれらは較正ミスや実験のセッティングの問題だろうと見なされています.(特に,薄膜での発熱を議論することが多く,「体積あたりに直すと○○の熱量になり非常に多い」という議論のため,少しのセッティングのミスが結果を大きく左右してしまう)
核物理方面で問題になったのが,中性子やガンマ線の発生量のあまりの少なさです.通常の再現実験では事実上検出されないレベルであったため,彼らが主張していた核反応経路と矛盾しており,核反応は起こっていないだろうという強い証拠となりました.#中性子が出ている,と主張する人もいるものの,再現(略)
さらに,核変換が起こっているとされるものの,生じた新たな核種は電極の極薄い表面でしか検出されていません.一般的にはこれは表面のコンタミか何かだろうと考えられます.何せ常温核融合を主張する人々の考えでは金属内部にまで浸透した水素や重水素も反応しなければならないので,変換された核種は非常に深いところにも存在していないといけないからです.
またそもそも,クーロンポテンシャルを乗り越えてなぜ核融合が起きるのか?という点に関しても,満足な理屈は与えられませんでした.初期には触媒として働くいろいろな新規素粒子が提案されたりもしましたが,そんなもんが電極中でほいほい出てくるなら何で他の素核実験で出てこないんだ?というもっともな反論で下火に.
じゃあこれだけめった打ちにされて常温核融合の研究者は消えたのかと言えばさにあらず.今でも一部の人々が研究を続けています.こういった人々はいくつかに分けられます.
・とにかく常温核融合は絶対正しいんだ派(当時から残る,数少ない実験系の人に多い)・一発逆転狙い派.確率は低くても,当たればでかい宝くじ(何せ,実証できれば歴史に名を残す事間違いなし)・理論を考えるネタになれば,実現できるかどうかはどうでもいい派(先日の「ニュートリノ光速超えてるかも問題」でいち早く理論家がそれを正当化する理論を矢継ぎ早に出した事からわかるように,理屈と軟膏はどこにでも付く)
などですかね.理論家が全部3番というわけでは無く,信じ込んだあげくそれを正当化するいびつな理論を連発する人もいます.まあそういういろいろな人たちが細々と研究する中から出てきたのが,今回話題になっている表面プラズモンポラリトンを使う,というアイディアです(Wisdom-Larsen理論).このアイディアは,・再現性が低い・表面でしか核変換が起こらない・中性子が出てこない・クーロンポテンシャルを乗り越えるのが大変と言うのをまとめて解決しようといろいろ考えたあげくひねり出されたものです.
金属の表面には,表面プラズモンという電子の疎密波が励起出来ます.これは最近のナノ粒子の研究と絡んで研究が進んでいるのですが(何せナノ粒子は表面の比率が尋常じゃ無く大きい),局所的に非常に強い電場(105から1010 V/m程度だったか)を作る事が可能です.このプラズモン振動と,外部からの光が相互作用すると,表面プラズモンポラリトンというものが出来上がります.ポラリトンというのは電子の集団振動と光がカップルしたもので,「光の振動(電場と磁場の振動)」と「電子の集団振動による電場の振動」とが量子論的に重ね合わされたような状態です.この光と重ね合わさる電子の集団振動が表面プラズモンだった場合を,特に表面プラズモンポラリトンと呼ぶわけです.で,今回の常温核融合の理論では,この「集団励起状態にいる電子」が,金属中にトラップされたプロトン(水素原子核)にアタックする事で電子捕獲が起こる,という事になっています.電子捕獲というのは陽子が電子を吸収して中性子に変換されるもので,β崩壊の逆みたいなもんですね.こうして固体中に超低速な中性子が発生し,これが周囲の原子核に取り込まれる事で核変換が起こる,と言うのが理論の中心となります.本来ならこの電子捕獲は1MeV弱だったかその程度のエネルギー障壁があるのですが,「電子多数と光の組み合わさった集団励起(表面プラズモンポラリトン)がプロトンにアタックするとして計算すると,このエネルギー障壁は乗り越えられるぐらい十分小さくなるよ!」と言うのが理論の主張です.この集団励起状態を一種の電子の励起状態と見なすと,計算上の有効質量(電子が多体との相互作用で動きにくくなっている効果を,全部電子の質量項に押し込んで「重くなったから」と見なして扱うやり方)は非常に大きくなります(何せいろいろなものを引きずっている).これをそのまま「重い電子」として扱えば,原子核の位置での電子密度が十分大きくなって電子捕獲係数が跳ね上がる,という発想です(ただ,元研究をしっかり追ってる時間が何ので,概要しかわかりませんが).
この理論を採用すると何が解決できるかというと,・表面プラズモンが絡むので,電極表面でしか反応しない事と整合・超低速中性子が生じて他の核に入り込むだけなので,通常想定されていた重水素の直接核融合のように高速中性子を出す事は無い(から,それが観測されていなくても問題ない)・表面プラズモンは金属表面の微細構造に強く依存するから,ナノサイズまできちっと作った電極で無ければ再現性が低くても当然.・集団励起ならクーロン障壁も問題にならないと言う事で,これまで問題と言われていた点を突破できるよ!という「主張」です.
*ただし,「お前その集団励起描像,本当に核反応が起こるところまで成り立つとおもってんの?」(核反応の時点では結局反応するのは一電子なので,そのプロセスにおいては集団励起描像が破綻する可能性が高い)という反論なども多数出されているので,そもそも理論が正しいのかどうかも不明(個人的にはだいぶ無理がある気がする).推進派としては,「なら実験で示してやらぁ!」といろいろ実験を行っているところです.(続く)
そんなわけで近年,常温核融合やってた人々の一部がこの「集団励起による中性子生成」の研究を行っています.
*ただ非常に胡散臭い実験をする人が多いのはいつもの事で,例えばE-Catと言う有名な装置があるのですが,これは電力を供給するとそれを元に内部で常温核融合を起こし,より多くの電力を出力する,という触れ込みです.各種イベントに持ち込んで「ほーらこんなに出力が出てくるよ」とデモして出資を集めたのですが,その後外部の研究者が「装置そのものには我々は手を触れずブラックボックス状態で良いから,うちの環境で検証実験させてよ」と言っても「うちの技術が盗まれるから断じて拒否!」&「今後は一切公開実験はしない!」と言い出したりと素敵な事になっていたりもします.
まあそれはさておき,(最終的に正しいかどうかはともかく)新しい理論が提示されたので,実験をやっている人たちが存在します.今回出てきたNASAの人もその一人.ただ一応書いておくと,NASAの研究ではありますが,NASAが総力を挙げて研究していたり,と言うのとはちょっと違います.NASAの中に「将来当たれば凄いよ!」という研究をする部門があって,そこのある研究グループがやっている,と言うものになります.「○○大学にはこの研究をやっている研究室がある」というのと似た感じでしょうか.ただし,NASAにオフィシャルに雇われている人が,きちんと予算を付けてもらって研究しているものですから,「実はこれを開発したのは元NASAの(略)」とか「NASAの技術でお米がうまい!」とかそう言うのとは違います.この人が現在やっているのは,表面のナノ構造まできっちり作った金属に水素を吸蔵させて,光を当てて表面プラズモンポラリトンを励起したときに本当に中性子が出るのか?核変換は起こるのか?とかそのあたりです.「常温核融合炉の開発」とか言うレベルでは無く,「常温核融合を可能にする(かも知れない)理論が,本当に正しいのかを調べる研究」と言うものになります.
ここから先,実際の常温核融合炉に行くにはまだまだ先が長くて,少なくとも以下の二点をクリアする必要があります.
1. 理論は本当に正しいのか?理屈は出たが,それが正しいという証明は実現できていない(それをやるための研究).いろいろ理論の問題点も指摘されているので,どうなるかは謎.例えば先日のニュートリノ超光速騒ぎの時も「ニュートリノで超光速を出せる理論」がいくつも提出されたように,理論なんてのは結構どうとでもなってしまう側面があります.(全部を正確には扱えないのでいろいろ近似を入れるため,そのやり方によってはおかしな結果が導かれてしまう)
2. 理論が正しいとして,エネルギーを得る上で十分なほどの頻度で中性子が発生するのか?理論が正しいなら,超低速中性子が発生する可能性がありますが,例えばその個数が毎秒一個,とかではエネルギー源としてはとても話になりません.そのため,もし理論が正しい事がわかったとしても,それがすぐに使える核融合炉の作成に繋がるというわけではありません.
まあ「厳しいだろうが,当たればとんでもなくでかい」という研究ですよね.
シノプシスを添えてもらえるとうれしいです ><
常温核融合がフルボッコされる↓Wisdom&Larsen「私にいい考えがある」↓NASAの研究者が、本当にいい考えかどうか実験中
シノプシスのシノプシスとはこれ如何に。
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私はプログラマです。1040 formに私の職業としてそう書いています -- Ken Thompson
LENR (スコア:5, 参考になる)
皆さんご存じの通り,常温核融合は一時熱狂的に迎えられた後,核物理の専門家からめった打ちにされて表舞台からほぼ姿を消しました.
まあ原因はいろいろあったのですが,まず問題になったのが再現性の無さです.同じ人間が実験しても再現されない,「再現性は良い」という人の実験でも他の人が見学しているとなぜか偶然再現しない,常温核融合研究者同士の間ではそれなりに再現されるけどチェックを厳しくしている外部の機関では再現されない,などです.
このことから,一般の研究者の間ではあれらは較正ミスや実験のセッティングの問題だろうと見なされています.
(特に,薄膜での発熱を議論することが多く,「体積あたりに直すと○○の熱量になり非常に多い」という議論のため,少しのセッティングのミスが結果を大きく左右してしまう)
核物理方面で問題になったのが,中性子やガンマ線の発生量のあまりの少なさです.通常の再現実験では事実上検出されないレベルであったため,彼らが主張していた核反応経路と矛盾しており,核反応は起こっていないだろうという強い証拠となりました.
#中性子が出ている,と主張する人もいるものの,再現(略)
さらに,核変換が起こっているとされるものの,生じた新たな核種は電極の極薄い表面でしか検出されていません.一般的にはこれは表面のコンタミか何かだろうと考えられます.何せ常温核融合を主張する人々の考えでは金属内部にまで浸透した水素や重水素も反応しなければならないので,変換された核種は非常に深いところにも存在していないといけないからです.
またそもそも,クーロンポテンシャルを乗り越えてなぜ核融合が起きるのか?という点に関しても,満足な理屈は与えられませんでした.初期には触媒として働くいろいろな新規素粒子が提案されたりもしましたが,そんなもんが電極中でほいほい出てくるなら何で他の素核実験で出てこないんだ?というもっともな反論で下火に.
じゃあこれだけめった打ちにされて常温核融合の研究者は消えたのかと言えばさにあらず.今でも一部の人々が研究を続けています.こういった人々はいくつかに分けられます.
・とにかく常温核融合は絶対正しいんだ派(当時から残る,数少ない実験系の人に多い)
・一発逆転狙い派.確率は低くても,当たればでかい宝くじ(何せ,実証できれば歴史に名を残す事間違いなし)
・理論を考えるネタになれば,実現できるかどうかはどうでもいい派(先日の「ニュートリノ光速超えてるかも問題」でいち早く理論家がそれを正当化する理論を矢継ぎ早に出した事からわかるように,理屈と軟膏はどこにでも付く)
などですかね.理論家が全部3番というわけでは無く,信じ込んだあげくそれを正当化するいびつな理論を連発する人もいます.
まあそういういろいろな人たちが細々と研究する中から出てきたのが,今回話題になっている表面プラズモンポラリトンを使う,というアイディアです(Wisdom-Larsen理論).このアイディアは,
・再現性が低い
・表面でしか核変換が起こらない
・中性子が出てこない
・クーロンポテンシャルを乗り越えるのが大変
と言うのをまとめて解決しようといろいろ考えたあげくひねり出されたものです.
金属の表面には,表面プラズモンという電子の疎密波が励起出来ます.これは最近のナノ粒子の研究と絡んで研究が進んでいるのですが(何せナノ粒子は表面の比率が尋常じゃ無く大きい),局所的に非常に強い電場(105から1010 V/m程度だったか)を作る事が可能です.このプラズモン振動と,外部からの光が相互作用すると,表面プラズモンポラリトンというものが出来上がります.ポラリトンというのは電子の集団振動と光がカップルしたもので,「光の振動(電場と磁場の振動)」と「電子の集団振動による電場の振動」とが量子論的に重ね合わされたような状態です.この光と重ね合わさる電子の集団振動が表面プラズモンだった場合を,特に表面プラズモンポラリトンと呼ぶわけです.
で,今回の常温核融合の理論では,この「集団励起状態にいる電子」が,金属中にトラップされたプロトン(水素原子核)にアタックする事で電子捕獲が起こる,という事になっています.電子捕獲というのは陽子が電子を吸収して中性子に変換されるもので,β崩壊の逆みたいなもんですね.
こうして固体中に超低速な中性子が発生し,これが周囲の原子核に取り込まれる事で核変換が起こる,と言うのが理論の中心となります.
本来ならこの電子捕獲は1MeV弱だったかその程度のエネルギー障壁があるのですが,「電子多数と光の組み合わさった集団励起(表面プラズモンポラリトン)がプロトンにアタックするとして計算すると,このエネルギー障壁は乗り越えられるぐらい十分小さくなるよ!」と言うのが理論の主張です.この集団励起状態を一種の電子の励起状態と見なすと,計算上の有効質量(電子が多体との相互作用で動きにくくなっている効果を,全部電子の質量項に押し込んで「重くなったから」と見なして扱うやり方)は非常に大きくなります(何せいろいろなものを引きずっている).これをそのまま「重い電子」として扱えば,原子核の位置での電子密度が十分大きくなって電子捕獲係数が跳ね上がる,という発想です(ただ,元研究をしっかり追ってる時間が何ので,概要しかわかりませんが).
この理論を採用すると何が解決できるかというと,
・表面プラズモンが絡むので,電極表面でしか反応しない事と整合
・超低速中性子が生じて他の核に入り込むだけなので,通常想定されていた重水素の直接核融合のように高速中性子を出す事は無い(から,それが観測されていなくても問題ない)
・表面プラズモンは金属表面の微細構造に強く依存するから,ナノサイズまできちっと作った電極で無ければ再現性が低くても当然.
・集団励起ならクーロン障壁も問題にならない
と言う事で,これまで問題と言われていた点を突破できるよ!という「主張」です.
*ただし,「お前その集団励起描像,本当に核反応が起こるところまで成り立つとおもってんの?」(核反応の時点では結局反応するのは一電子なので,そのプロセスにおいては集団励起描像が破綻する可能性が高い)という反論なども多数出されているので,そもそも理論が正しいのかどうかも不明(個人的にはだいぶ無理がある気がする).推進派としては,「なら実験で示してやらぁ!」といろいろ実験を行っているところです.
(続く)
Re:LENR (スコア:5, 参考になる)
そんなわけで近年,常温核融合やってた人々の一部がこの「集団励起による中性子生成」の研究を行っています.
*ただ非常に胡散臭い実験をする人が多いのはいつもの事で,例えばE-Catと言う有名な装置があるのですが,これは電力を供給するとそれを元に内部で常温核融合を起こし,より多くの電力を出力する,という触れ込みです.各種イベントに持ち込んで「ほーらこんなに出力が出てくるよ」とデモして出資を集めたのですが,その後外部の研究者が「装置そのものには我々は手を触れずブラックボックス状態で良いから,うちの環境で検証実験させてよ」と言っても「うちの技術が盗まれるから断じて拒否!」&「今後は一切公開実験はしない!」と言い出したりと素敵な事になっていたりもします.
まあそれはさておき,(最終的に正しいかどうかはともかく)新しい理論が提示されたので,実験をやっている人たちが存在します.今回出てきたNASAの人もその一人.ただ一応書いておくと,NASAの研究ではありますが,NASAが総力を挙げて研究していたり,と言うのとはちょっと違います.NASAの中に「将来当たれば凄いよ!」という研究をする部門があって,そこのある研究グループがやっている,と言うものになります.「○○大学にはこの研究をやっている研究室がある」というのと似た感じでしょうか.ただし,NASAにオフィシャルに雇われている人が,きちんと予算を付けてもらって研究しているものですから,「実はこれを開発したのは元NASAの(略)」とか「NASAの技術でお米がうまい!」とかそう言うのとは違います.
この人が現在やっているのは,表面のナノ構造まできっちり作った金属に水素を吸蔵させて,光を当てて表面プラズモンポラリトンを励起したときに本当に中性子が出るのか?核変換は起こるのか?とかそのあたりです.「常温核融合炉の開発」とか言うレベルでは無く,「常温核融合を可能にする(かも知れない)理論が,本当に正しいのかを調べる研究」と言うものになります.
ここから先,実際の常温核融合炉に行くにはまだまだ先が長くて,少なくとも以下の二点をクリアする必要があります.
1. 理論は本当に正しいのか?
理屈は出たが,それが正しいという証明は実現できていない(それをやるための研究).いろいろ理論の問題点も指摘されているので,どうなるかは謎.
例えば先日のニュートリノ超光速騒ぎの時も「ニュートリノで超光速を出せる理論」がいくつも提出されたように,理論なんてのは結構どうとでもなってしまう側面があります.
(全部を正確には扱えないのでいろいろ近似を入れるため,そのやり方によってはおかしな結果が導かれてしまう)
2. 理論が正しいとして,エネルギーを得る上で十分なほどの頻度で中性子が発生するのか?
理論が正しいなら,超低速中性子が発生する可能性がありますが,例えばその個数が毎秒一個,とかではエネルギー源としてはとても話になりません.そのため,もし理論が正しい事がわかったとしても,それがすぐに使える核融合炉の作成に繋がるというわけではありません.
まあ「厳しいだろうが,当たればとんでもなくでかい」という研究ですよね.
Re: (スコア:0)
シノプシスを添えてもらえるとうれしいです ><
Re: (スコア:0)
常温核融合がフルボッコされる
↓
Wisdom&Larsen「私にいい考えがある」
↓
NASAの研究者が、本当にいい考えかどうか実験中
Re: (スコア:0)
シノプシスのシノプシスとはこれ如何に。