Bubble fusion — нетехническое название реакции ядерного синтеза , которая, как предполагается, происходит внутри необычайно больших схлопывающихся газовых пузырьков, создаваемых в жидкости во время акустической кавитации . Более техническое название — sonofusion . [1]
Термин был придуман в 2002 году с выходом отчета Руси Талейархана и его коллег, которые утверждали, что наблюдали доказательства sonofusion. Заявление быстро окружили споры, включая обвинения от экспериментальной ошибки до академического мошенничества. Последующие публикации, утверждающие о независимой проверке sonofusion, также были весьма спорными.
В конце концов, расследование Университета Пердью показало, что Талейархан занимался фальсификацией независимой проверки и включил студента в качестве автора статьи, хотя тот не принимал участия в исследовании. Впоследствии он был лишен своей профессорской должности. Один из его спонсоров, Управление военно-морских исследований, рассмотрел отчет Пердью и отстранил его от федерального финансирования на 28 месяцев. [2]
Патент США 4,333,796, [3], поданный Хью Флинном в 1978 году, по-видимому, является самым ранним задокументированным упоминанием реакции типа сонофузии.
В выпуске рецензируемого журнала Science от 8 марта 2002 года Руси П. Талейархан и коллеги из Национальной лаборатории Ок-Ридж (ORNL) сообщили, что эксперименты по акустической кавитации, проведенные с дейтерированным ацетоном ( C3D6O ) , показали измерения трития и выхода нейтронов , соответствующие возникновению синтеза . Также сообщалось, что нейтронная эмиссия совпадала с импульсом сонолюминесценции , что является ключевым показателем того, что ее источником был синтез, вызванный теплом и давлением внутри схлопывающихся пузырьков. [4]
Результаты были настолько поразительными, что Национальная лаборатория Оук-Ридж попросила двух независимых исследователей, Д. Шапиру и М. Дж. Солтмарша, повторить эксперимент, используя более сложное оборудование для обнаружения нейтронов . Они сообщили, что выброс нейтронов соответствовал случайному совпадению. [5] [6] В опровержении Талейархана и других авторов первоначального отчета утверждалось, что отчет Шапиры и Солтмарша не учитывал существенные различия в экспериментальной установке, включая более дюйма экранирования между детектором нейтронов и сонолюминесцирующим ацетоном. По словам Талейархана и др. , при надлежащем рассмотрении этих различий результаты соответствовали термоядерному синтезу. [7]
Еще в 2002 году, когда экспериментальная работа еще продолжалась, Аарон Галонски из Мичиганского государственного университета в письме в журнал Science [8] выразил сомнения относительно заявления, сделанного командой Талеярхана. По мнению Галонски, наблюдаемые нейтроны имели слишком высокую энергию, чтобы быть результатом реакции синтеза дейтерия -дейтерия (dd). В своем ответе (опубликованном на той же странице) команда Талеярхана представила подробные контраргументы и пришла к выводу, что энергия была «достаточно близка» к той, которая ожидалась от реакции синтеза.
В феврале 2005 года документальный сериал Horizon поручил двум ведущим исследователям сонолюминесценции, Сету Паттерману [9] и Кеннету С. Суслику , воспроизвести работу Талейархана. Используя похожие акустические параметры, дейтерированный ацетон, похожее зарождение пузырьков и гораздо более сложное устройство обнаружения нейтронов, исследователи не смогли найти никаких доказательств реакции синтеза. [10] [11]
В 2004 году группа Талейархана опубликовала новые отчеты о слиянии пузырьков, заявив, что результаты предыдущих экспериментов были воспроизведены в более строгих экспериментальных условиях. [12] [13] Эти результаты отличались от первоначальных результатов тем, что слияние, как утверждалось, происходило в течение более длительного времени, чем сообщалось ранее. В первоначальном отчете говорилось только об испускании нейтронов при первоначальном коллапсе пузырька после зарождения пузырька, тогда как в этом отчете говорилось об испускании нейтронов на много акустических циклов позже.
В июле 2005 года двое студентов Талеярхана в Университете Пердью опубликовали доказательства, подтверждающие предыдущий результат. Они использовали ту же акустическую камеру, ту же дейтерированную ацетоновую жидкость и похожую систему зарождения пузырьков. В этом отчете не было предпринято никаких попыток совпадения нейтронов и сонолюминесценции. [14] [15] Статья в Nature подняла вопросы о достоверности исследования и жалобы от его коллег из Пердью (см. полный анализ в другом месте на этой странице). [16] [17] Были выдвинуты обвинения в неправомерном поведении, и Университет Пердью начал расследование. В 2008 году оно пришло к выводу, что имя Талеярхана должно было появиться в списке авторов из-за его глубокой вовлеченности во многие этапы исследования, что он добавил одного автора, который на самом деле не участвовал в статье, просто чтобы преодолеть критику одного рецензента, и что это было частью попытки «попытки фальсифицировать научные записи путем утверждения о независимом подтверждении». Расследование не рассматривало достоверность экспериментальных результатов. [18]
В январе 2006 года в журнале Physical Review Letters была опубликована статья Талейархана, опубликованная в сотрудничестве с исследователями из Политехнического института Ренсселера, в которой сообщалось о статистически значимых доказательствах слияния. [19]
В ноябре 2006 года, в разгар обвинений в отношении исследовательских стандартов Талеярхана, двое разных ученых посетили исследовательскую лабораторию метастабильных жидкостей в Университете Пердью, чтобы измерить нейтроны, используя оборудование Талеярхана. Доктор Эдвард Р. Форрингер и студенты Дэвид Роббинс и Джонатан Мартин из Университета ЛеТурно представили две работы на зимнем собрании Американского ядерного общества , в которых сообщалось о воспроизведении нейтронной эмиссии. Их экспериментальная установка была похожа на предыдущие эксперименты тем, что использовала смесь дейтерированного ацетона, дейтерированного бензола , тетрахлорэтилена и уранилнитрата . Однако примечательно, что она работала без внешнего источника нейтронов и использовала два типа нейтронных детекторов . Они утверждали, что жидкостный сцинтилляционный детектор измерял уровни нейтронов на 8 стандартных отклонений выше фонового уровня, в то время как пластиковые детекторы измеряли уровни на 3,8 стандартных отклонения выше фонового. Когда тот же эксперимент был проведен с недейтерированной контрольной жидкостью, измерения были в пределах одного стандартного отклонения от фона, что указывает на то, что производство нейтронов произошло только во время кавитации дейтерированной жидкости. [20] [21] [22] [23] Уильям М. Багг, почетный профессор физики в Университете Теннесси, также посетил лабораторию Талеярхана, чтобы повторить эксперимент со своим оборудованием. Он также сообщил об излучении нейтронов, используя пластиковые нейтронные детекторы. [23] Талеярхан утверждал, что эти визиты считались независимыми повторениями экспертов, но Форрингер позже признал, что он не был экспертом, а Багг позже сказал, что Талеярхан проводил эксперименты, а он только наблюдал. [24]
В марте 2006 года журнал Nature опубликовал специальный отчет, в котором подверглась сомнению обоснованность результатов экспериментов Пердью. [16] В отчете цитируется Брайан Наранхо из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, который утверждает, что спектр энергии нейтронов, представленный в статье Талейархана и др. в 2006 году, статистически не соответствует нейтронам, полученным в результате предлагаемой реакции синтеза, и вместо этого в высокой степени соответствует нейтронам, полученным в результате радиоактивного распада калифорния 252 , изотопа, обычно используемого в качестве лабораторного источника нейтронов . [24] [25]
Ответ Талейархана и др. , опубликованный в Physical Review Letters , пытается опровергнуть гипотезу Наранхо относительно причины обнаружения нейтронов. [26]
Цукалас, руководитель Школы ядерной инженерии в Пердью, и несколько его коллег в Пердью убедили Талеярхана переехать в Пердью и попытаться провести совместную репликацию. В отчете Nature за 2006 год они подробно описали несколько тревожных проблем при попытке сотрудничества с Талеярханом. Он сообщил о положительных результатах определенного набора необработанных данных, но его коллеги также исследовали этот набор, и он содержал только отрицательные результаты. Он никогда не показывал своим коллегам необработанные данные, соответствующие положительным результатам, несмотря на несколько просьб. Он переместил оборудование из общей лаборатории в свою собственную лабораторию, тем самым препятствуя проверке его коллегами, и он не дал никаких предварительных предупреждений или объяснений по поводу переезда. Талеярхан убедил своих коллег, что им не следует публиковать статью с их отрицательными результатами. Затем Талеярхан настоял на том, чтобы в пресс-релизе университета его эксперимент был представлен как «рецензируемый» и «независимый», когда соавторы работали в его лаборатории под его руководством, а его коллеги на факультете не имели права просматривать данные. Подводя итог, коллеги Талейархана в Университете Пердью заявили, что он чинил препятствия экспертной оценке своих экспериментов, и у них возникли серьезные сомнения относительно обоснованности исследования. [16] [17]
Nature также показала, что процесс анонимного рецензирования не был соблюден, и что журнал Nuclear Engineering and Design не был независим от авторов. Талеярхан был соредактором журнала, и статья была рецензирована только его соредактором с ведома Талеярхана. [17]
В 2002 году Талейархан подал патентную заявку от имени Министерства энергетики США, работая в Ок-Ридже. Nature сообщила, что патент был отклонен в 2005 году Патентным ведомством США. Эксперт назвал эксперимент вариацией дискредитированного холодного синтеза , обнаружил, что «не было никаких авторитетных доказательств, подтверждающих какие-либо утверждения или заявления о том, что изобретение способно работать так, как указано», и обнаружил, что не было достаточно подробностей для того, чтобы другие могли повторить изобретение. Область термоядерного синтеза страдала от множества ошибочных заявлений, поэтому эксперт запросил дополнительные доказательства того, что излучение было получено в результате термоядерного синтеза, а не из других источников. Апелляция не была подана, поскольку Министерство энергетики отклонило иск в декабре 2005 года. [27]
Сомнения среди преподавателей ядерной инженерии Университета Пердью относительно того, были ли правдивыми положительные результаты, полученные в ходе экспериментов по слиянию с помощью сонофьюза, побудили университет инициировать проверку исследования, проведенную Управлением вице-президента по исследованиям Университета Пердью. В статье от 9 марта 2006 года под названием «Доказательства пузырькового слияния поставлены под сомнение» Nature взял интервью у нескольких коллег Талейархана, которые подозревали, что что-то не так. [28]
7 февраля 2007 года администрация Университета Пердью постановила, что «доказательства не подтверждают обвинения в ненадлежащем проведении исследований, и что дальнейшее расследование обвинений не является обоснованным». В их отчете также говорилось, что «энергичные, открытые дебаты о научных достоинствах этой новой технологии являются наиболее подходящим направлением для дальнейшего развития». [29] [30] Чтобы убедиться, что расследование было проведено должным образом, представитель Палаты представителей Брэд Миллер запросил полные копии своих документов и отчетов к 30 марта 2007 года. [31] В своем отчете Конгрессу он пришел к выводу, что «Purdue отклонился от своих собственных процедур при расследовании этого дела и не провел тщательного расследования»; в ответ Purdue объявил, что возобновит свое расследование. [32]
В июне 2008 года многопрофильная группа, в которую входил Талейархан, опубликовала статью в журнале Nuclear Engineering and Design, чтобы «развеять заблуждения, возникшие из-за публикации в Интернете Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, которая послужила основой для статьи в журнале Nature в марте 2006 года», как сообщается в пресс-релизе. [33]
18 июля 2008 года Университет Пердью объявил, что комитет, состоящий из членов пяти учреждений, расследовал 12 обвинений в ненадлежащем проведении исследований против Руси Талеярхана. Он пришел к выводу, что два обвинения были обоснованы — Талеярхан заявил о независимом подтверждении своей работы, когда на самом деле кажущиеся подтверждения были сделаны бывшими студентами Талеярхана и не были такими «независимыми», как подразумевал Талеярхан, и Талеярхан включил в одну из своих статей имя коллеги, который на самом деле не был вовлечен в исследование («единственной очевидной мотивацией для добавления г-на Багга было желание преодолеть критику рецензента», — заключил отчет). [18] [34]
Апелляция Талейархана на выводы отчета была отклонена. Он сказал, что два обвинения в неправомерном поведении были тривиальными административными вопросами и не имели ничего общего с открытием пузырькового ядерного синтеза или лежащей в его основе наукой, и что «все обвинения в мошенничестве и фальсификации были отклонены как недействительные и не имеющие оснований — тем самым поддерживая лежащие в основе научные и экспериментальные данные как имеющие под собой прочную основу». [35] Исследователь, опрошенный LA Times, сказал, что отчет не прояснил, был ли пузырьковый синтез реальным или нет, но что низкое качество статей и сомнения, вызванные отчетом, разрушили доверие к Талейархану в научном сообществе. [36]
27 августа 2008 года он был лишен своей должности профессора имени Ардена Бемента-младшего и ему было запрещено быть научным руководителем диссертаций аспирантов в течение как минимум следующих 3 лет. [35] [37]
Несмотря на выводы против него, Талейархан получил грант в размере 185 000 долларов от Национального научного фонда в период с сентября 2008 года по август 2009 года на исследование пузырькового слияния. В 2009 году Управление военно-морских исследований отстранило его на 28 месяцев, до сентября 2011 года, от получения федерального финансирования США. В течение этого периода его имя было указано в «Списке исключенных сторон», чтобы помешать ему получать дальнейшие гранты от любого правительственного агентства. [2]
Подход доктора Паттермана заключается в использовании звуковых волн, называемых сонофьюжн или пузырьковой термоядерной реакцией, для расширения и схлопывания крошечных пузырьков, создавая сверхвысокие температуры.
...Статистически значимые ядерные выбросы наблюдались для смесей дейтерированного бензола и ацетона, но не для тяжелой воды . Измеренная энергия нейтронов составила <=2,45 МэВ, что указывает на синтез дейтерия с дейтерием (DD). Скорости испускания нейтронов находились в диапазоне от ~5×10 3 н/с до ~10 4 н/с и подчинялись обратному закону зависимости от расстояния...