Часто задаваемые вопросы


Какие экспериментальные факты свидетельствуют о том, что при взрывном сжатии вещества мишени до сверхплотных состояний в нем происходят ядерные реакции?

Появление в продуктах взрыва химических элементов, не входивших в состав исходных материалов мишеней и накопительных экранов, и химических элементов, присутствовавших в них в виде примесей, но в концентрациях на 3÷7 и более порядков ниже фиксируемых после эксперимента; отклонения изотопного состава от естественной распространенности изотопов для целого ряда химических элементов, содержащихся как в этих продуктах, так и в остаточной атмосфере экспериментальной камеры после взрыва; обнаружение в продуктах взрыва неидентифицируемых атомарных масс в диапазоне выше 250 а.е.м.; снижение гамма-активности в результате взрыва в случаях использования материалов для мишени, содержащих радиоактивные изотопы; спектральный состав излучения в оптическом, рентгеновском и гамма-диапазоне от квазиточечного источника, инициируемого в зоне ударного сжатия; наблюдение треков ядерных частиц, содержащихся в плазме вещества разрушенной мишени - все это экспериментальные факты, указывающие на то, что в области ударного сжатия в веществе мишени протекают ядерные реакции.

Какое количество вещества претерпевает ядерное превращение в результате его ударного сжатия, и в каких условиях протекает этот процесс?

Процесс протекает в вакуумной камере экспериментальной установки (остаточное давление∼10-3Па), в которой с помощью электронного пучка, используемого в качестве первичного носителя концентрируемой энергии, твердотельной мишени предается до 1 кДж энергии за время импульса порядка 30÷100 нс. В кульминационной стадии процесса микрообъем вещества мишени сжимается до плотности >> 1026 см-3, при этом плотность мощности в области сжатия, по различным оценкам, превышает 1022 Вт*см-3. Ударное сжатие мишени приводит к ее разрушению взрывом изнутри. Указанный процесс обычно сопровождается радиальным разлетом вещества мишени с осаждением его на специальном накопительном экране, который используется для осуществления пробоотбора продуктов взрыва и их дальнейшего изучения.
Средняя потеря массы мишени в результате ее взрыва составляет около 3 мг. Так, для случаев свинцовой и серебряной мишеней количество вещества, претерпевшее ядерное превращение, составило приблизительно 13 и 10 % от потери массы мишени соответственно. Иначе говоря, в результате одного взрыва ядерное превращение претерпевает около 0,3÷0,4 мг вещества, или 3*1018÷ 6*1018 атомов.

Возможно ли, что появление "новых" химических элементов в продуктах взрыва, осажденных на накопительном экране, является не результатом ядерного перерождения вещества мишени, подвергнутого взрывному сжатию, а следствием нестерильности условий проведения эксперимента?

При определении количества появившихся "инородных" атомов анализировался не состав поверхностного слоя накопительного экрана, а состав всего накопительного экрана, как до обработки его взрывом, так и после нее. Количество появившихся "инородных" атомов определялось как разность количеств неосновных химических элементов в двух указанных измерениях. Использованная процедура по своей сути являлась прямым измерением искомой величины и была построена так, что абсолютно исключала интерпретацию факта обогащения поверхности накопительного экрана как за счет загрязнения его поверхности на стадии его изготовления и подготовки к эксперименту, так и за счет процесса перераспределения примеси из его объема.
Нетрудно также понять, что полученное количество "инородных" атомов не могло и конденсироваться из остаточной атмосферы вакуумной камеры установки, так как в ней при объеме 0,7 дм3 и остаточном давлении около 10-3 Па содержится не более чем 1*10-5 мг вещества (пары рабочей жидкости, разреженный воздух, углеводороды и т.д.), что опять таки на четыре порядка ниже зарегистрированной величины.
Приведем также оценку количества примеси, адсорбируемой из атмосферы воздуха поверхностями накопительного экрана. Известно, что при экспозиции на воздухе на ювенильно чистых поверхностях твердых тел образуются адсорбированные из его атмосферы слои атомов, содержащихся в нем химических элементов (прежде всего, это углерод, кислород и, в незначительной степени, азот). Исходя из данных оже-электронной спектроскопии, можно заключить, что их толщина заведомо не превышает двух монослоев атомов, так как иначе они практически полностью экранировали бы оже-электроны, выходящие из вещества самого накопительного экрана (подложки), что в действительности не имеет места. Легко подсчитать, что в указанном приближении количество адсорбированной из атмосферы воздуха примеси на обеих сторонах накопительного экрана в пределах анализируемой области составляет около 5*10-5 мг, или 0,6*10-4 масс. %. Из приведенной оценки следует, что ни состав, ни количество атмосферной примеси не дают оснований связывать происхождение обнаруженных атомов "инородных" химических элементов на накопительном экране с процессами адсорбции из воздуха.
Можно также заметить, что имеющая место неоднородность и симметрия распределения "инородных" атомов на поверхности накопительного экрана также не позволяет объяснять их появление на нем процессами адсорбции из остаточной атмосферы вакуумной камеры, атмосферы воздуха, либо изначальной загрязненностью поверхности накопительного экрана, так как в этих случаях на поверхности экрана должно было бы формироваться более или менее однородное распределение примеси.
Наконец, в экспериментах отсутствовал перенос вещества со стенок корпуса экспериментальной камеры на накопительный экран, так как были приняты технические меры для подавления рикошета разлетающегося вещества мишени от стенок корпуса на экран. Об эффективности подавления указанного процесса свидетельствуют как характер направленности брызг на накопительном экране, так и отсутствие заметной корреляции между составом продуктов взрыва на накопительном экране и составом материала стенок корпуса.
Иначе говоря, результаты исследования продуктов взрыва мишени, осажденных на накопительном экране указывают на то, что атомы "инородных" химических элементов, содержащиеся в них, являются ничем иным, как ядерноперерожденным веществом мишени.

Для целого ряда химических элементов, осажденных на накопительном экране, зарегистрированы отклонения изотопного состава. Не являются ли они следствием сепарации изотопов в процессе разлета вещества мишени?

От образца к образцу характер обнаруженных отклонений изотопного состава для определенного химического элемента был различен, однако в пределах одного образца его в первом приближении можно было считать неизменным. Иначе говоря, независимо от места регистрации масс-спектра на поверхности исследуемого образца аномальный изотопный состав анализируемого химического элемента был приблизительно одинаков, хотя в исследуемых образцах были области с максимальным содержанием химического элемента, имеющего аномальный изотопный состав. Указанные обогащенные области обычно находились на расстоянии от центра образца, равном приблизительно половине его радиуса. Описанный характер распределения изотопов анализируемого химического элемента по поверхности образца свидетельствует о том, что отклонение его изотопного состава от естественного не является следствием сепарации изотопов природного происхождения. В случае эффекта сепарации изотопов наблюдалась бы явная зависимость величины отклонения изотопного состава от расстояния между местом анализа на поверхности накопительного экрана и его центром. К тому же можно добавить, что при сферически-симметричном взрыве трудно найти механизмы, которые могли бы обеспечить эффективную сепарацию изотопов химического элемента.

Каков процент успешных экспериментов заканчивающихся ядерным перерождением вещества? Другими словами, контролируем ли декларируемый в Ваших экспериментах самоорганизующийся процесс лавинной концентрации энергии в конденсированном веществе, всегда ли он заканчивается коллапсом?

По состоянию на 1.12.2003 процесс воспроизведен в малой экспериментальной установке 6000 раз. При 30-40% дрейфе энергетических параметров драйвера воспроизводимость процесса практически равна 100%. Размер мишени определяется энергетикой процесса. Мы знаем эту зависимость, следовательно, контролируем его.

Какова интенсивность и спектр излучения центральной точки коллапса. Всегда ли имплозия мишени сопровождается интенсивным электромагнитным излучением?

Взрыв сопровождается сверхяркой световой и рентгеновской вспышкой. Длительность световой вспышки - 80 нс, яркость ~ 5,6*109Вт/(м2ср), энергия световой вспышки 10-20 Дж. Радиус светящейся области 1,5 см. Длительность рентгеновской вспышки - 12-16 нс, на фоне вспышки наблюдается ультракороткий (меньше 1нс) всплеск яркости ~ 1,7*1012 Вт/(м2ср), рентгеновского излучения. Радиус излучающей области <250 мкм.

Что для вас явилось наиболее убедительным свидетельством протекания реакций нуклеосинтеза в ваших экспериментах?

Протекание реакций нуклеосинтеза подтверждается:
-систематическими исследованиями в трековых детекторах треков частиц с энергиями от 10КэВ до 10МэВ с плотностью заполнения >108см2, а также уникальных трековых кластеров, содержащих до 276 частиц, вышедших из одной точки (± 10 мкм) за время < 1нс;
-систематическим наблюдением и исследованием на протяжении четырех лет продуктов нуклеосинтеза в количествах до 5 мг в сутки.
-установлением и исследованием зависимости кривой распространенности образующихся в процессе химических элементов от условий инициирования и протекания коллапса;
-обнаружением стабильных (в нормальных условиях) сверхтяжелых ядер А > 300 а.е.м.;
-изменяющимся в широких пределах от эксперимента к эксперименту соотношением относительных концентраций стабильных изотопов практически всех известных химических элементов в продуктах взрывного поражения мишеней, а также – в элементах газовой смеси остаточной атмосферы автономной вакуумируемой реакционной камеры после взрыва мишени;
-наличием в продуктах взрывного поражения мишеней элементов, отсутствовавших в исходных материалах, в том числе тех, массы ядер которых превышают массы ядер исходных элементов.

Что вы понимаете под термином “лабораторная астрофизика”?

Термин “лабораторная астрофизика” часто используется в физике высоких энергий при обсуждении задач столкновения тяжелых ядер, а также в теоретических работах по моделированию астрофизических процессов. Но в нашем контексте речь идет о реальном создании в лабораторных условиях в микроскопических объемах вещества (~1018-19 атомов) состояний, характерных для астрофизических объектов (белых карликов, нейтронных звезд и т.п.). Достигаемая плотность вещества >1026ядер/см3 при температуре сверхплотной плазмы >10КэВ.

Где вы проводили эксперименты по деактивации радиоактивных изотопов?

Эксперименты по деактивации радиоактивных изотопов выполнялись по договору с Институтом ядерных исследований НАНУ с участием сотрудников специализированного отдела ИЯИ.

Вы считаете, что возможно возбуждение ядерных реакций под воздействием электронного пучка с энергией частиц до 1 МэВ?

Прямое возбуждение ядерных реакций невозможно. Однако в разработанном и патентуемом нами способе воздействия на вещество пучок используется в качестве промежуточного накопителя и уплотнителя энергии, который инициирует лавинный самоорганизующийся процесс сжатия вещества мишени. Реакции происходят в сверхсжатом веществе мишени. Импульс сжатия возбуждается пучком в твердотельном концентраторе энергии. При этом необходимая для инициирования процесса энергия электронного пучка в десятки тысяч раз меньше “энергооборота” всего процесса. Источником энергии саморазвития процесса и происходящих в нем ядерных превращений является коллективное перерождение ядер исходного вещества мишени в новые стабильные, в том числе и сверхтяжелые ядра, для которых интегральная средневзвешенная энергия связи на один нуклон превышает энергию связи исходных ядер мишени.