Шитьё из тёмной материи
Загадки природы будоражат воображение учёных и инженеров, вдохновляя их на поиск новых решений в науке и технологиях. Пути исследователей петляют и причудливо переплетаются, то расходятся, то сходятся. После того, как американский физик Рэнделл Миллс заявил, что открытые им экзотические состояния атома водорода, названные гидрино, представляют собой таинственную и неуловимую тёмную материю, исследователи оказались на развилке.
Учёные, которые знают Миллса как блестящего физика и доверяют ему, задумались о практическом приложении прорывного открытия. Неверующие же продолжили научный поиск по другим гипотезам.
Потрогайте и отмерьте
Доктор Миллс в компании Brilliant Light Power (BrLP) разработал методы сбора и химического связывания гидрино, что было непросто. Водород в гидринном состоянии химически инертен и не имеет спектра в привычном понимании этого слова. Гидринный газ, или дигидрино (как и у водорода, его молекула состоит из двух атомов), невидим, не имеет запаха и очень текуч. Из-за крайне прочной молекулярной связи не поддаётся окислению. Не горит даже в чистом кислороде!
Для идентификации гидрино смесь газов из электролитической ячейки пропускали через камеру ионизации (оснащённую электрической свечой) и направляли в масс-спектрометр. Несмотря на то что в смеси обнаружилось немало остаточного кислорода, в ней присутствовал и каким-то чудом не сгоревший водород, что было видно по соотношению массы иона и его заряда. Этот странный водород имел гораздо большее напряжение ионизации, чем обычный.
Учёный-исследователь Альфред Миллер из Лихайского университета (штат Пенсильвания) провёл рентгеновскую фотоэлектронную спектроскопию дигидрино, поглощённого никелевым катодом. Прибор показал пик в районе 55 эВ, что близко к теоретически рассчитанной энергии связи атомов дигидрино в 54,4 электрон-вольта. Между тем у обычного водорода она равна 13,6 электрон-вольта.
Взгляните сами
Пытаясь убедить научное сообщество в своём открытии, доктор Миллс отрабатывает всё новые методы идентификации гидрино. Среди них - ультрафиолетовый спектр (семь линий) ротационно-вибрационного возбуждения атомов гидрино, заключённых в кристаллах, спектроскопия с помощью электронного парамагнитного резонанса, газовая хроматография, рамановская и фотолюминесцентная спектроскопия и другие методы. Перечень научных публикаций на эту тему исчисляется десятками статей.
Каталитическая реакция образования гидрино проходит в две стадии. Сначала атом водорода передаёт энергию катализатору, в котором разрываются химические связи или происходит ионизация. Затем электронная оболочка водородного атома сжимается, в результате чего он испускает несколько фотонов экстремального ультрафиолета. Интенсивность излучения ограничена максимальной энергией, высвобождаемой при переходе водорода в гидринное состояние. В случае гидрино типа H(1/4) эта величина равна 204 эВ, из которых 122,4 эВ излучаются в виде света, а остальное передаётся катализатору. В случае гидрино типа H(1/3) высвобождается 108,8 эВ, из них 54,4 приходится на свет.
в две стадии (Слайд: BrLP)
Исследователи из BrLP отмечают, что спектральные линии, обнаруженные при лабораторном синтезе гидрино на Земле, присутствуют в космических излучениях со всех уголков галактики. (Статью о том, почему гидрино подходит на роль тёмной материи, вы можете прочесть, щёлкнув здесь.)
Отметим, что в работе над инновационными энергоустановками Миллс ограничивается выделением и идентификацией гидрино. Думать о практическом применении тёмной материи у него не остаётся времени, поэтому гидрино недоисследовано и многие его свойства не описаны.
Одежда для эсминцев
Как отмечает Бретт Холверстотт, работавший в лабораториях BrLP, за исследованиями Миллса пристально следили в ВМФ США. Там проявили живой интерес к соединениям гидрино, обладающим очень высокими энергиями химических связей. Рассудили, что покрытие палубы и корпуса корабля такими соединениями позволило бы сократить затраты на чистку судна и сделать его менее заметным для противника. Компания BrLP начала переговоры с Центром военно-воздушных боевых действий ВМС, расположенным в местечке Чайна-Лейк (штат Калифорния). Дело дошло до того, что в состав правления BrLP вошёл вице-адмирал в отставке Майкл Каллерес.
в воздухе частиц, с гидрино в составе молекул (Фото: BrLP)
Идея производства необычных материалов с использованием гидрино увлекла Миллса. Он даже одно время считал, что такое производство может быть более перспективным, чем генерация энергии, которая в этом случае становится полезным дополнением к технологическим процессам.
Вуаль для тайны
Тем временем большая наука предпринимает всё новые героические попытки обнаружить таинственную и невероятную тёмную материю.
Глубоко под землей в итальянской Национальной лаборатории Гран-Сассо размещён исследовательский комплекс XENON1T. В группу, занимающуюся поиском гипотетической тёмной материи, помимо итальянцев входят японские учёные из Института Кавли по физике и математике Вселенной, а также из Токийского университета. Они пробуют зафиксировать так называемые вимпы (слабовзаимодействующие массивные частицы), считая их основным кандидатом на роль тёмной материи.
В 2022 году американские исследователи в выработанной золотой шахте у городка Лид (штат Южная Дакота) на глубине 1600 метров разместили детекторы тёмной материи. Подземная лаборатория получила название Sanford Underground Research Facility (SURF). Расположенная под мощными слоями горных пород, она включает большой титановый криостат с жидким ксеноном. Учёные надеются, что одна из частиц тёмной материи влетит в криостат и врежется в ядро ксенона. Если это случится, произойдёт вспышка, которую зарегистрирует специальная камера. Строительство SURF, в которое было вложено шестьдесят миллионов долларов, растянулось на пять лет. Сотрудники подземной лаборатории добираются до рабочего места на шахтном подъёмнике - романтика! И кому после этого интересно возиться с гидрино в пробирках? Светил науки не устроила бы перспектива сменить сверхдорогостоящие исследовательские системы, такие как орбитальный телескоп «Эвклид», на бюджетное лабораторное оборудование, которым пользуется команда Миллса.
Синтепон
В лабораториях BrLP получен неорганический полимер, синтезированный с помощью энергоустановки SunCell с жидкометаллическими электродами из галлия. (Подробнее о ней вы узнаете, щёлкнув здесь.) При работе установки небольшая часть жидкого металла окисляется до Ga2O3. Оксид собирают для восстановления галлия и его возвращения в контур. Однажды работники лаборатории поместили собранный оксид в водный раствор гидроксида калия с концентрацией 4М, где образовались тончайшие полимерные нити, напоминающие паутину. Они всплыли на поверхность раствора и были отфильтрованы. Выяснилось, что необычный неорганический полимер имеет основу GaOOH:H2(1/4) и под микроскопом выглядит как конгломерат соединённых друг с другом сферических частичек диаметром около 100 нм. Когда для растворения Ga2O3 применяли гидроксид натрия, размер частичек сокращался до 40 нм. В материалах BrLP отмечено, что гидриносодержащий полимер устойчив к концентрированным кислотам.
Исследователи из BrLP обнаружили небольшие количества гидринного газа в баллонах с техническим аргоном. Судя по всему, гидрино появилось там как результат промышленной каталитической очистки газа от примесей водорода.
Поскольку гидрино взаимодействует с обычными химическими элементами и передаёт возникающим соединениям свои свойства (хотя бы частично), оценки массы тёмной материи во вселенной могут быть завышенными.
При подготовке статьи использованы материалы компании BrLP и книга Бретта Холверстотта «Рэнделл Миллс и поиск энергии гидрино».
Читайте другие наши материалы
