[논문 리뷰] Confirmation of Don Borghi's experiment on the synthesis of neutrons from protons and electrons

Ruggero María Santilli|ArXiv.org|2006. 08. 23.

Nuclear Physics and Applications참고 문헌 1인용 수 9

한 줄 요약

이 논문은 1960년대 도널드 보르기의 실험을 확인하며, 약 1 bar의 압력에서 부분적으로 이온화된 수소 기체에서 직류 전기 아크를 사용하여 양성자와 전자로부터 중성자를 실험적으로 합성했다는 주장을 확인한다. 연구는 아크의 에너지와 양성자 및 전자의 자기적 정렬이 비단위성, 접촉형 하미르토니안이 아닌 상호작용을 통해 중성자 형성을 가능하게 하며, 측정된 중성자 방출율이 약 10⁴ cps에 이르는 것으로 나타났다. 이는 표준 양자역학에 도전하며 산틸리의 hadronic mechanics가 강입자 구조의 프레임워크로써 타당성을 지닌다.

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.

연구 동기 및 목표

• 도널드 보르기의 실험적 중성자 합성 주장(양성자와 전자로부터)을 독립적으로 재현함.
• 반응 p⁺ + e⁻ → n에 대한 오랜 이론적 반론(에너지 보존 및 단면적 가능성)을 해결함.
• 특정 조건에서 수소 기체 내 전기 아크가 감지 가능한 중성자를 생성할 수 있음을 보여주어 보르기의 실험 설정을 검증함.
• 실험의 단순성과 산업적 응용 잠재력으로 인해 독립적 재현을 자극함.
• 전기 아크를 실용적 에너지원으로 활용하는 제어된 중간 수준 핵융합의 개발을 지원함.

제안 방법

• 약 1 bar의 압력에서 부분적으로 이온화된 수소 기체로 채워진 실린더형 금속 용기에서 직류 전기 아크를 이용한 실험 수행.
• 보르기의 원래 설정과 동일하게 10¹⁰ Hz 주파수의 마이크로파를 적용하여 중성자 합성을 유도함.
• 중성자 조사에 의한 방사성 변환을 감지하기 위해 용기 주변에 중성자 민감 물질(예: 금, 은)을 배치함.
• 장기간 노출(수주 간) 동안 베타 방출 측정을 통해 중성자 방출율 측정.
• 아크의 자기장선을 따라 양성자와 전자의 자기적 정렬이 쌍방향 쿠론 및 자기적 인력을 증가시켜 중성자 형성에 필요한 밀접한 접촉을 설명함.
• 양성자와 전자의 일반화된 결합 상태로서 중성자를 기술하기 위해 비단위성 양자역학의 확장(즉, hadronic mechanics)을 제안함.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 보르기의 설정을 재현하는 조건에서 양성자와 전자로부터 중성자 합성이 실험적으로 확인될 수 있는가?
• RQ2 5J의 직류 전기 아크 에너지가 관측된 약 10⁴ cps의 중성자 방출율을 설명하는 데 충분한가? 에너지 보존 법칙 위반 없이?
• RQ3 전기 아크의 자기적 및 기하학적 구조가 중성자 형성에 필수적인 양성자와 전자의 정렬 및 쌍정성에 기여하는가?
• RQ4 관측된 중성자 생성은 중성자 구조에서 양의 결합 에너지가 요구된다는 점에서 표준 양자역학과 불일치하는가?
• RQ5 결과는 비단위성 양자역학의 확장(예: hadronic mechanics)으로 설명될 수 있는가? 이는 접촉형 하미르토니안이 아닌 상호작용을 허용한다.

주요 결과

• 직류 전기 아크를 통한 수소 기체 내에서 양성자와 전자로부터 중성자 합성이 실험적으로 확인되었으며, 관측된 중성자 방출율은 약 10⁴ 개의 카운트 매 초이다.
• 전기 아크의 5J 에너지는 중성자 형성에 필요한 0.78MeV를 충분히 충당한다. 관측된 방출율을 위해 실제로 필요한 에너지는 약 10⁻⁹J이므로 에너지 보존 문제는 해결되었다.
• 아크의 자기장선을 따라 양성자와 전자가 정렬되어 쿠론 및 자기적 인력을 강화하여 중성자 형성에 필수적인 밀접한 접촉을 가능하게 한다.
• 관측된 중성자 생성은 표준 양자역학으로는 설명될 수 없으며, 이는 이러한 상태에 대해 슈뢰딩거 방정식이 무효가 되기 때문이다. 이는 중성자 내 양의 결합 에너지가 요구되기 때문이다.
• 결과는 양성자와 전자의 일반화된 결합 상태로서 중성자를 기술할 수 있는 비단위성 양자역학의 확장인 hadronic mechanics의 타당성을 지지한다.
• 이러한 발견은 전기 아크를 활용한 제어된 중간 수준 핵융합의 길을 제시하며, 전력, 압력, 촉발 조절을 통해 산업 규모 구현 가능성을 지닌다.