[論文レビュー] Laser-induced synthesis and decay of Tritium under exposure of solid targets in heavy water

Е. В. Бармина, P. G. Kuzmin+2 more|arXiv (Cornell University)|Jun 3, 2013

Cold Fusion and Nuclear Reactions参考文献 6被引用数 4

ひとこと要約

本研究では、レーザー強度 10^10–10^13 W/cm² を用いて重水中に浸漬された固体標的（Au、Ti、Se）で、レーザー誘発のトリチウム核の合成およびその後のベータ崩壊を実験的に示した。このプロセスは、低温プラズマ内での非弾性電子-原子核相互作用に起因し、電子の運動エネルギーが 5–10 eV の範囲でトリチウムの生成と崩壊が観測された。

ABSTRACT

The processes of laser-assisted synthesis of Tritium nuclei and their laser-induced decay in cold plasma in the vicinity of solid targets (Au, Ti, Se, etc.) immersed into heavy water are experimentally realized at peak laser intensity of 10E10-10E13 Watts per square centimeter. Initial stages of Tritium synthesis and their laser-induced beta-decay are interpreted on the basis of non-elastic interaction of plasma electrons having kinetic energy of 5-10 eV with nuclei of Deuterium and Tritium, respectively.

研究の動機と目的

• 重水中に浸漬された固体標的におけるレーザー誘発トリチウム合成を調査すること。
• 5–10 eV の運動エネルギーを持つプラズマ電子が核変換反応に果たす役割を検討すること。
• 制御された低温プラズマ環境下でのレーザー駆動トリチウム生成およびそのその後の崩壊の可能性を検討すること。
• 非弾性電子-重水素核および電子-トリチウム核相互作用がトリチウム生成および崩壊のメカニズムであるという仮説を検証すること。
• 高強度レーザーを用いた低温プラズマ系における核反応の実験的証明を提供すること。

提案手法

• 重水中で高強度レーザーパルス（10^10–10^13 W/cm²）を固体標的（Au、Ti、Se）に照射する。
• 標的に周囲に形成される低温プラズマを活用し、電子-原子核相互作用を促進する。
• ベータ崩壊生成物の検出により、トリチウムの生成および崩壊を測定する。
• プラズマ内での 5–10 eV の電子の運動エネルギーを用いて、電子-原子核相互作用ダイナミクスを分析する。
• 非弾性散乱モデルを適用し、重水素からのトリチウム生成およびトリチウム核の崩壊を解釈する。
• レーザー誘発プラズマを用いて、高温核融合を伴わずに核変換を促進する環境を創出する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 重水中の固体標的をレーザーで照射することで、測定可能なトリチウム合成が可能か？
• RQ2 運動エネルギーが 5–10 eV のプラズマ電子が、トリチウム生成および崩壊を促進する役割を果たすか？
• RQ3 非弾性電子-原子核相互作用が、観測されたトリチウム生成およびベータ崩壊を説明するのに十分か？
• RQ4 トリチウム生成量のしきい値および依存関係は、レーザー強度および標的素材にどのように依存するか？
• RQ5 レーザー誘発低温プラズマ条件下で、トリチウムの崩壊を実験的に確認できるか？

主な発見

• 10^10 から 10^13 W/cm² のレーザー強度で、重水中の固体標的（Au、Ti、Se）をレーザー照射した結果、トリチウムの生成が実験的に観測された。
• トリチウム核のレーザー誘発ベータ崩壊が検出され、生成後に測定可能な崩壊率を示した。
• このプロセスは、運動エネルギーが 5–10 eV のプラズマ電子と重水素/トリチウム核との非弾性相互作用に起因するとされる。
• 複数の標的素材で一貫してトリチウムの生成と崩壊が観測されたため、さまざまな固体に一般化可能なメカニズムであると示唆された。
• 低エネルギー電子-原子核衝突が、レーザー生成プラズマで核変換を誘発できることを支持する結果が得られた。
• 本研究は、非熱的で低温なプラズマ環境下でのトリチウム生成および崩壊の実験的妥当性を裏付け、従来の核融合の枠組みに挑戦するものである。