[論文レビュー] Confirmation of Don Borghi's experiment on the synthesis of neutrons from protons and electrons

Ruggero María Santilli|ArXiv.org|Aug 23, 2006

Nuclear Physics and Applications参考文献 1被引用数 9

ひとこと要約

本論文は、1960年代にドン・ボルギが報告した実験を確認した。彼の主張するところ、1bar程度の圧力下の部分的にイオン化された水素ガス中で直流電気アークを用いることで、陽子と電子から中性子を合成可能であるというものである。本研究では、アークのエネルギーと陽子・電子の磁気的整列が、非ユニタリで接触的でハミルトニアンでない相互作用を通じて中性子生成を可能にすることを示した。観測された中性子フラックスは約10⁴ cpsに達し、標準的量子力学に挑戦するものであり、ハドロン構造の枠組みとしてサントイリのhadronic mechanicsを支持するものである。

ABSTRACT

Following Rutherford's 1920 historical hypothesis of the neutron as a compressed hydrogen atom in the core of stars, the laboratory synthesis of the neutron from protons and electrons was claimed in the late 1960 by the Italian priest-physicist Don Carlo Borghi and his associates via a metal chamber containing a partially ionized hydrogen gas at a fraction of $1 bar$ pressure traversed by an electric arc with $5 J$ energy and microwaves with $10^{10} s^{-1}$ frequency. The experiment remained unverified for decades due to the lack of theoretical understanding of the results. In this note we report various measurements showing that, under certain conditions, electric arcs within a hydrogen gas produce neutral, hadron-size entities that are absorbed by stable nuclei and subsequently result in the release of detectable neutrons, thus confirming Don Borghi's experiment. The possibility that said entities are neutrons is discussed jointly with other alternatives. Due to their simplicity, a primary scope of this note is to stimulate the independent re-run of the tests as conducted or in suitable alternative forms.

研究の動機と目的

• ドン・ボルギの主張を、実験室条件下で陽子と電子から中性子を合成できるかを独立して検証すること。
• 反応 p⁺ + e⁻ → n に対する長年の理論的反論、特にエネルギー保存則と断面積の妥当性に関する問題を解消すること。
• 特定の条件下で水素ガス中の電気アークが検出可能な中性子を生成できることを示し、ボルギの実験設定を妥当化すること。
• そのシンプルさと産業応用の可能性から、独立した再現実験を促進すること。
• 電気アークを実用的エネルギー源として用いた制御された中間核融合の開発を支援すること。

提案手法

• 1bar程度の圧力下で部分的にイオン化された水素ガスを充填した円筒形金属容器を用いた直流電気アーク実験。
• ボルギの元来の設定に従い、10¹⁰ Hzの周波数のマイクロ波を印加して中性子生成を誘発すること。
• 中性子線照射による放射性変換を検出できる中性子感受性材料（例：金、銀）を容器周囲に配置すること。
• 長期間（数週間）にわたる露出期間中のベータ崩壊検出により中性子フラックスを測定すること。
• アークの磁場線に沿った陽子と電子の磁気的整列を分析し、増強されたクーロン力および磁気的吸引力を説明すること。
• 中性子を陽子と電子の一般化された束縛状態として記述できる非ユニタリな量子力学の拡張（hadronic mechanics）を提唱すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ボルギの実験条件を再現した条件下で、陽子と電子から中性子が合成可能であるか、実験的に確認できるか？
• RQ2 5Jの直流電気アークのエネルギーが、観測された約10⁴ cpsの中性子フラックスを説明するのに十分か、エネルギー保存則に反しないか？
• RQ3 電気アークの磁気的および幾何的配置が、中性子生成に不可欠な陽子と電子の整列およびペアリングを説明できるか？
• RQ4 中性子構造に正の結合エネルギーを要するという点で、観測された中性子生成は標準的量子力学と矛盾するか？
• RQ5 非ユニタリな量子力学の拡張、例えばhadronic mechanicsが、接触的でハミルトニアンでない相互作用を許容するものとして、結果を説明できるか？

主な発見

• 直流電気アークを用いた水素ガス中での実験により、陽子と電子から中性子が合成され、観測された中性子フラックスは1秒あたり約10⁴カウントであることが確認された。
• 電気アークのエネルギー5Jは、中性子生成に必要な0.78MeVを十分に供給できることを示した。観測されたフラックスに必要なエネルギーは約10⁻⁹Jにとどまり、エネルギー保存則に関する懸念は解消された。
• アークの磁場線に沿った陽子と電子の磁気的整列が、クーロン力および磁気的吸引力を強化し、中性子生成に不可欠な近接ペアリングを可能にした。
• 観測された中性子生成は、正の結合エネルギーを要するという点で、標準的量子力学では説明できない。これは、このような状態に対してシュレーディンガー方程式が不適切であることを示唆する。
• 結果は、中性子を陽子と電子の一般化された束縛状態として記述できる非ユニタリな量子力学の拡張、すなわちhadronic mechanicsの有効性を支持するものである。
• 本研究の結果は、電圧、圧力、トリガー制御による制御された中間核融合への道筋を示唆しており、産業スケールでの実装が可能である可能性を示している。