[论文解读] Photo-Disintegration of the Iron Nucleus in Fractured Magnetite Rocks with Magnetostriction

A. Widom, J. Swain+1 more|arXiv (Cornell University)|Jun 25, 2013

Cold Fusion and Nuclear Reactions参考文献 2被引用 7

一句话总结

本文提出，铁-56核在裂隙磁铁矿岩石中的光致分解源于电磁场与巨电 dipole 共振之间的电磁-强相互作用，该过程由压磁效应引起的微波辐射驱动。在微裂纹电场中加速的高能电子引发核裂变，解释了在磁铁矿中观测到的核嬗变现象，裂纹表面每平方厘米约发生10^12次裂变事件。

ABSTRACT

There has been considerable interest in recent experiments on iron nuclear disintegrations observed when rocks containing such nuclei are crushed and fractured. The resulting nuclear transmutations are particularly strong for the case of magnetite rocks, i.e. loadstones. We argue that the fission of the iron nucleus is a consequence of photo-disintegration. The electro-strong coupling between electromagnetic fields and nuclear giant dipole resonances are central for producing observed nuclear reactions. The large electron energies produced during the fracture of piezomagnetic rocks are closely analogous to the previously discussed case of the fracture of piezoelectric rocks. In both cases electro-weak interactions can produce neutrons and neutrinos from energetic protons and electrons thus inducing nuclear transmutations. The electro-strong condensed matter coupling discussed herein represents new many body collective nuclear photo-disintegration effects.

研究动机与目标

• 解释在裂隙磁铁矿岩石（磁铁矿）中观测到的增强核嬗变现象，特别是铁-56核的裂变。
• 将压电岩石中核反应的电磁-弱机制扩展至压磁（压磁性）岩石（如磁铁矿）。
• 为岩石破裂过程中光致分解的电磁-强凝聚态物质耦合建立理论框架。
• 量化机械应力向电磁辐射和电子加速的能量传递效率。
• 通过巨电 dipole 共振将裂纹表面观测到的宏观裂变产物与微观光致分解事件联系起来。

提出的方法

• 利用量子电动力学建模真实轫致辐射光子与巨电 dipole 共振（GDR）耦合导致的铁-56光致分解。
• 应用色散关系和光学定理计算总截面和非弹性光子截面，峰值截面为 σ₀ = 4πZα(ℏ/MΓ)。
• 使用麦克斯韦应力张量估算微裂纹中电场强度（约10¹¹高斯²），导致电子加速。
• 根据微波频率（约10¹⁰ Hz）的电场涨落计算电子洛伦兹因子 γ ~ 300（γmc² ~ 150 MeV）。
• 利用高斯定律和电场强度估算微裂纹壁上的电子沉积密度 ns ~ 3×10¹³ cm⁻²。
• 在假设每个电子裂变产率约3%的前提下，预测裂变事件密度 ϖs ~ 10¹² 次/平方厘米，与可观测表面斑块一致。

实验结果

研究问题

• RQ1 与其它岩石相比，何种机制可解释裂隙磁铁矿岩石中增强的核嬗变现象？
• RQ2 压磁性岩石中的压磁效应如何将机械能转化为能够诱导核光致分解的电磁场？
• RQ3 巨电 dipole 共振在岩石破裂过程中铁-56和氧-16核光致分解中起何种作用？
• RQ4 电磁-弱相互作用（e⁻ + p⁺ → n + νₑ）和电磁-强耦合在多大程度上可解释观测到的裂变产物？
• RQ5 微裂纹区域加速的电子能量和密度如何？它们是否能引发可测量的核裂变？

主要发现

• 铁-56的总光致分解截面在 σ₀ = 4πZα(ℏ/MΓ) 处达到峰值，其中 Z = 26，α ≈ 1/137.036，Γ 为裂变衰变速率。
• 电子因微裂纹中电场作用获得能量，达到 γmc² ~ 150 MeV，当 Ω ~ 10¹⁰ Hz 的微波涨落时，洛伦兹因子 γ ~ 300。
• 根据高斯定律和 E² ~ 10¹¹ 高斯²，估算出微裂纹壁上的电子沉积密度为 ns ~ 3×10¹³ cm⁻²。
• 在假设每个电子裂变产率约3%的前提下，裂纹表面的裂变事件密度可达 ϖs ~ 10¹² 次/平方厘米。
• 压磁性岩石中的电磁-强耦合机制与压电性岩石类似，二者均涉及声子向光子和电子的能量转换。
• 由于裂变事件密度极高，预测将形成可见的单层裂变产物薄膜，与实验观测一致。