Tổng hợp hạt nhân lạnh nổi tiếng như một huyên thoại khoa học của thế kỷ XX. Từ lâu đa số các nhà vạt lý đã tạm ngừng thảo luận về khả năng xảy ra một phản ứng tương tự. Nhưng gần đây hai nhà khoa học Italia lại giới thiệu với công chúng một thiết bị mà theo lời họ rất dễ thực hiện. Liệu phương pháp tổng hợp hạt nhân lạnh này có trở thành hiện thực không?
TIN LIÊN QUAN
Đầu năm nay trong thế giới khoa học lại xôn xao bàn tán đến tổng hợp hạt nhân lạnh hoặc như các nhà vật lý Nga gọi, là “phản ứng nhiệt hạch lạnh” (cold thermonluclear). Đó là phản ứng xảy ra không cần nhiệt độ cao đến trăm ngàn độ như trong phản ứng tổng hợp nhiệt hạch trong những vụ nổ bom khinh khí (bom H).
Lý do của sự náo động này là trong một công bố báo chí, hai nhà khoa học Italia là Sergio Focardi và Andrea Rossi tại trường Đại học Bologna đã dùng một thiết bị tự tạo đơn giản để chứng minh khá dễ dàng sự xảy ra phản ứng tổng hợp không cần nhiệt độ quá cao.
Thí nghiệm được tiến hành như sau: Người ta cho vào một ống kim loại đốt nóng bằng điện bột nikel dạng nano và đồng vị của hydro, sau đó tăng áp suất lên 80 atmosphe. Ở nhiệt độ ban đầu cao (hàng trăm độ), các nhà khoa học cho biết, một số phân tử hydro (H2) bị phân ly thành hydro nguyên tử và những nguyên tử này tham gia phản ứng hạt nhân với nikel.
Kết quả của phản ứng là tạo thành đồng và phát ra một lượng nhiệt lớn. Andrea Rossi cho biết, trong những thí nghiệm đầu tiên, ở đầu ra của hệ hai ông thu được 10-12 kilowatt trong khi đầu vào chỉ cần trung bình 600-700 watt. Như vậy là, theo họ, năng lượng tạo ra cao hơn năng lượng được đưa vào nhiều lần. Hai ông khẳng định rằng mình đã thực hiện được phản ứng tổng hợp hạt nhân lạnh.
Hơn nữa, bản thông báo của hai nhà nghiên cứu cho biết, trong “thiết bị”, không phải toàn bộ hydro và nikel tham gia phản ứng mà chỉ là một tỷ lệ vô cùng nhỏ của chúng.
Họ tin rằng cái xảy ra ở bên trong chính là phản ứng hạt nhân. Dẫn chứng là đồng đã xuất hiện với lượng lớn hơn hẳn tạp chất trong “nhiên liệu” (tức nikel), không có sự tiêu hao hydro ở mức có thể đo được (vì nó chỉ tham gia như “nhiên liệu” của phản ứng hoá học), bức xạ nhiệt thực sự thoát ra, điều đó có nghĩa là xảy ra sự cân bằng năng lượng.
Phải chăng hai nhà vật lý Italia đã thực hiện thành công quá trình tổng hợp hạt nhân ở nhiệt độ thấp (chỉ vài trăm độ C trong khi những phản ứng tương tự phải tiến hành ở hàng triệu độ K)? Thật khó kết luận vì cho đến nay các tạp chí khoa học vẫn ngần ngại không chịu đăng bài báo của các tác giả này.
Sự hoài nghi của các nhà khoa học là dễ hiểu vì đã nhiều năm nay, các nhà vật lý coi chuyện “tổng hợp hạt nhân lạnh” có cái gì đó giống như ý định “chế tạo động cơ vĩnh cửu”. Hơn nữa, chính các tác giả cũng thừa nhận điều họ đã làm được nằm ngoài hiểu biết của họ.
Vì sao nhiều nhà khoa học đã ba chục năm nay vẫn không thể chứng minh hay bác bỏ hiện tượng “tổng hợp hạt nhân lạnh” khó hiểu này? Thuật ngữ ấy được giới khoa học hiểu là “quá trình trong đó xảy ra sự kết hợp của những nguyên tố nhẹ thành những nguyên tố nặng hơn, đồng thời tách ra một năng lượng lớn, và lớn hơn nhiều so với loại phản ứng hạt nhân phân rã các nguyên tố phóng xạ”.
Những quá trình tổng hợp nóng (hay tổng hợp nhiệt hạch), về công thức phản ứng tương tự với tổng hợp lạnh, xảy ra liên tục trên Mặt trời và các vì sao, toả ra cả ánh sáng và nhiệt. Ví dụ mỗi giây Mặt trời phát vào không gian vũ trụ một năng lượng tương đương 4 triệu tấn vật chất. Năng lượng ấy được tạo ra dó quá trình kết hợp 4 hạt nhân của hydro (proton) thành hạt nhân heli. Việc kết hợp 1 gam proton đã tách ra một năng lượng lớn hơn 20 triệu lần năng lượng đốt cháy 1 gam than đá.
Liệu loài người có thể chế tạo được một lò phản ứng giống như Mặt trời để sản xuất ra năng lượng thoả mãn nhu cầu của mình không ? Về lý thuyết thì hoàn toàn có thể vì nó không vi phạm định luật nào của vật lý học. Có điều là sẽ rất phức tạp: lò phản ứng ấy cần nhiệt độ rất cao và áp suất cao đến mức khó hình dung. Nó sẽ không kinh tế vì năng lượng để khởi động lò lớn hơn tổng năng lượng của thế giới rất nhiều lần.
Vì vậy, thực hiện phản ứng tổng hợp hạt nhân ở điều kiện nhiệt độ thấp và áp suất thường là mơ ước của bất cứ nhà vật lý nguyên tử nào. Cho nên, sau thất bại của hai nhà điện hoà học Pons và Fleischmann năm 1989, người ta vẫn không dứt ra khỏi ý tưởng này.
Nhiều nhà vật lý (tuy chỉ là thiểu số) vẫn theo đuổi hướng nghiên cứu ấy và hy vọng một ngày nào đó sẽ tạo ra được nguồn năng lượng sạch và không bao giờ cạn kiệt.
Trong số này, có nhà vật lý Nhật Iosiaki Arata đi sâu vào đề tài này từ năm 1989 và năm 2008 đã công bố một kết quả tại trường Đại học Osaka về khả năng “tổng hợp hạt nhân lạnh” ở nhiệt độ không cao. Ông và đồng nghiệp đã sử dụng dạng kết cấu đặc biệt là những hạt nano.
Đó là một “cụm” gồm vài trăm nguyên tử palladi, được điều chếtheo một kỹ thuật không công bố, bên trong là khoảng rỗng có thể “nhét” vào đó những nguyên tử đơteri với nồng độ rất cao. Khi nồng độ chất này vượt qua một giới hạn xác định, những hạt đó sẽ bị ép sát vào nhau đến mức “dính” lại với nhau. Một phản ứng hạt nhân thực sự sẽ xảy ra. Hai nguyên tử đơteri sẽ kết hợp thành một nguyên tử heli và phát nhiệt. Dẫn chứng là, khi giáo sư Arata thêm khí đơteri vào hỗn hợp, chứa những hạt nano này, nhiệt độ đã tăng lên 70 độ C. Sau khi lấy hết khi đơteri đi, nhiệt độ trong đó vẫn cao như vậy trong hơn 50 giờ, năng lượng toả ra lớn hơn hẳn nang lượng đưa vào. Theo giáo sư, chỉ riêng điều đó đã chứng minh rằng phản ứng tổng hợp hạt nhân đã xảy ra.
Giáo sư Arata công bố như vậy song các phòng thí nghiệm vẫn không đâu lặp lại được thí nghiệm của ông nên các nhà vật lý vẫn tiếp tục xem “tổng hợp hạt nhân lạnh” chỉ là huyền thoại. Giáo sư Arata giải thích rằng sở dĩ không ai làm được như ông vì không nắm được kỹ thuật làm ra những hạt nano mà ông còn giữ kín.
Andrea Rossi và Sergio Focardi đã không tham gia vào những cuộc tranh luận “vô bổ” (theo hai ông) với những người còn nghi ngờ, mà nói họ đang chuẩn bị đưa “thiết bị” của mình vào sản xuất. Họ tuyên bố, khoảng 2 đến 3 năm nữa, sẽ sản xuất hàng loạt thiết bị như vậy, biến năng lượng hạt nhân thành điện, đủ để cung cấp cho một toà chung cư. Điện tạo ra từ thiết bị nhỏ bé này sẽ rẻ hơn hẳn điện đi từ than và dầu.
Thời gian (và các nghiên cứu tiếp ở các cơ sở khoa học khác nữa theo hướng này) sẽ trả lời: các thiết bị “tổng hợp hạt nhân lạnh” của các nhà khoa học trên là thực tế hay ảo tưởng.
Nếu họ đúng, một giải Nobel vật lý sẽ không xa tầm tay của họ.
Tuấn Hà (Theo Pravda)
TIN LIÊN QUAN
"Vụ án" hạt nhân lạnh: Dư chấn vẫn còn
Ưu điểm lớn của lò hạt nhân nhỏ
Điện hạt nhân tương lai: gọn, an toàn hơn?
Ưu điểm lớn của lò hạt nhân nhỏ
Điện hạt nhân tương lai: gọn, an toàn hơn?
Đầu năm nay trong thế giới khoa học lại xôn xao bàn tán đến tổng hợp hạt nhân lạnh hoặc như các nhà vật lý Nga gọi, là “phản ứng nhiệt hạch lạnh” (cold thermonluclear). Đó là phản ứng xảy ra không cần nhiệt độ cao đến trăm ngàn độ như trong phản ứng tổng hợp nhiệt hạch trong những vụ nổ bom khinh khí (bom H).
Lý do của sự náo động này là trong một công bố báo chí, hai nhà khoa học Italia là Sergio Focardi và Andrea Rossi tại trường Đại học Bologna đã dùng một thiết bị tự tạo đơn giản để chứng minh khá dễ dàng sự xảy ra phản ứng tổng hợp không cần nhiệt độ quá cao.
|
| gioi thieu |
Thí nghiệm được tiến hành như sau: Người ta cho vào một ống kim loại đốt nóng bằng điện bột nikel dạng nano và đồng vị của hydro, sau đó tăng áp suất lên 80 atmosphe. Ở nhiệt độ ban đầu cao (hàng trăm độ), các nhà khoa học cho biết, một số phân tử hydro (H2) bị phân ly thành hydro nguyên tử và những nguyên tử này tham gia phản ứng hạt nhân với nikel.
Kết quả của phản ứng là tạo thành đồng và phát ra một lượng nhiệt lớn. Andrea Rossi cho biết, trong những thí nghiệm đầu tiên, ở đầu ra của hệ hai ông thu được 10-12 kilowatt trong khi đầu vào chỉ cần trung bình 600-700 watt. Như vậy là, theo họ, năng lượng tạo ra cao hơn năng lượng được đưa vào nhiều lần. Hai ông khẳng định rằng mình đã thực hiện được phản ứng tổng hợp hạt nhân lạnh.
Hơn nữa, bản thông báo của hai nhà nghiên cứu cho biết, trong “thiết bị”, không phải toàn bộ hydro và nikel tham gia phản ứng mà chỉ là một tỷ lệ vô cùng nhỏ của chúng.
Họ tin rằng cái xảy ra ở bên trong chính là phản ứng hạt nhân. Dẫn chứng là đồng đã xuất hiện với lượng lớn hơn hẳn tạp chất trong “nhiên liệu” (tức nikel), không có sự tiêu hao hydro ở mức có thể đo được (vì nó chỉ tham gia như “nhiên liệu” của phản ứng hoá học), bức xạ nhiệt thực sự thoát ra, điều đó có nghĩa là xảy ra sự cân bằng năng lượng.
Phải chăng hai nhà vật lý Italia đã thực hiện thành công quá trình tổng hợp hạt nhân ở nhiệt độ thấp (chỉ vài trăm độ C trong khi những phản ứng tương tự phải tiến hành ở hàng triệu độ K)? Thật khó kết luận vì cho đến nay các tạp chí khoa học vẫn ngần ngại không chịu đăng bài báo của các tác giả này.
Sự hoài nghi của các nhà khoa học là dễ hiểu vì đã nhiều năm nay, các nhà vật lý coi chuyện “tổng hợp hạt nhân lạnh” có cái gì đó giống như ý định “chế tạo động cơ vĩnh cửu”. Hơn nữa, chính các tác giả cũng thừa nhận điều họ đã làm được nằm ngoài hiểu biết của họ.
Vì sao nhiều nhà khoa học đã ba chục năm nay vẫn không thể chứng minh hay bác bỏ hiện tượng “tổng hợp hạt nhân lạnh” khó hiểu này? Thuật ngữ ấy được giới khoa học hiểu là “quá trình trong đó xảy ra sự kết hợp của những nguyên tố nhẹ thành những nguyên tố nặng hơn, đồng thời tách ra một năng lượng lớn, và lớn hơn nhiều so với loại phản ứng hạt nhân phân rã các nguyên tố phóng xạ”.
Những quá trình tổng hợp nóng (hay tổng hợp nhiệt hạch), về công thức phản ứng tương tự với tổng hợp lạnh, xảy ra liên tục trên Mặt trời và các vì sao, toả ra cả ánh sáng và nhiệt. Ví dụ mỗi giây Mặt trời phát vào không gian vũ trụ một năng lượng tương đương 4 triệu tấn vật chất. Năng lượng ấy được tạo ra dó quá trình kết hợp 4 hạt nhân của hydro (proton) thành hạt nhân heli. Việc kết hợp 1 gam proton đã tách ra một năng lượng lớn hơn 20 triệu lần năng lượng đốt cháy 1 gam than đá.
Liệu loài người có thể chế tạo được một lò phản ứng giống như Mặt trời để sản xuất ra năng lượng thoả mãn nhu cầu của mình không ? Về lý thuyết thì hoàn toàn có thể vì nó không vi phạm định luật nào của vật lý học. Có điều là sẽ rất phức tạp: lò phản ứng ấy cần nhiệt độ rất cao và áp suất cao đến mức khó hình dung. Nó sẽ không kinh tế vì năng lượng để khởi động lò lớn hơn tổng năng lượng của thế giới rất nhiều lần.
Vì vậy, thực hiện phản ứng tổng hợp hạt nhân ở điều kiện nhiệt độ thấp và áp suất thường là mơ ước của bất cứ nhà vật lý nguyên tử nào. Cho nên, sau thất bại của hai nhà điện hoà học Pons và Fleischmann năm 1989, người ta vẫn không dứt ra khỏi ý tưởng này.
Nhiều nhà vật lý (tuy chỉ là thiểu số) vẫn theo đuổi hướng nghiên cứu ấy và hy vọng một ngày nào đó sẽ tạo ra được nguồn năng lượng sạch và không bao giờ cạn kiệt.
Trong số này, có nhà vật lý Nhật Iosiaki Arata đi sâu vào đề tài này từ năm 1989 và năm 2008 đã công bố một kết quả tại trường Đại học Osaka về khả năng “tổng hợp hạt nhân lạnh” ở nhiệt độ không cao. Ông và đồng nghiệp đã sử dụng dạng kết cấu đặc biệt là những hạt nano.
Đó là một “cụm” gồm vài trăm nguyên tử palladi, được điều chếtheo một kỹ thuật không công bố, bên trong là khoảng rỗng có thể “nhét” vào đó những nguyên tử đơteri với nồng độ rất cao. Khi nồng độ chất này vượt qua một giới hạn xác định, những hạt đó sẽ bị ép sát vào nhau đến mức “dính” lại với nhau. Một phản ứng hạt nhân thực sự sẽ xảy ra. Hai nguyên tử đơteri sẽ kết hợp thành một nguyên tử heli và phát nhiệt. Dẫn chứng là, khi giáo sư Arata thêm khí đơteri vào hỗn hợp, chứa những hạt nano này, nhiệt độ đã tăng lên 70 độ C. Sau khi lấy hết khi đơteri đi, nhiệt độ trong đó vẫn cao như vậy trong hơn 50 giờ, năng lượng toả ra lớn hơn hẳn nang lượng đưa vào. Theo giáo sư, chỉ riêng điều đó đã chứng minh rằng phản ứng tổng hợp hạt nhân đã xảy ra.
Giáo sư Arata công bố như vậy song các phòng thí nghiệm vẫn không đâu lặp lại được thí nghiệm của ông nên các nhà vật lý vẫn tiếp tục xem “tổng hợp hạt nhân lạnh” chỉ là huyền thoại. Giáo sư Arata giải thích rằng sở dĩ không ai làm được như ông vì không nắm được kỹ thuật làm ra những hạt nano mà ông còn giữ kín.
Andrea Rossi và Sergio Focardi đã không tham gia vào những cuộc tranh luận “vô bổ” (theo hai ông) với những người còn nghi ngờ, mà nói họ đang chuẩn bị đưa “thiết bị” của mình vào sản xuất. Họ tuyên bố, khoảng 2 đến 3 năm nữa, sẽ sản xuất hàng loạt thiết bị như vậy, biến năng lượng hạt nhân thành điện, đủ để cung cấp cho một toà chung cư. Điện tạo ra từ thiết bị nhỏ bé này sẽ rẻ hơn hẳn điện đi từ than và dầu.
Thời gian (và các nghiên cứu tiếp ở các cơ sở khoa học khác nữa theo hướng này) sẽ trả lời: các thiết bị “tổng hợp hạt nhân lạnh” của các nhà khoa học trên là thực tế hay ảo tưởng.
Nếu họ đúng, một giải Nobel vật lý sẽ không xa tầm tay của họ.
Tuấn Hà (Theo Pravda)
.svg){kind=icon}
