[论文解读] A model for enhanced fusion reaction in a solid matrix of metal deuterides

K. P. Sinha, A. Meulenberg|ArXiv.org|Jan 16, 2009

Cold Fusion and Nuclear Reactions参考文献 9被引用 3

一句话总结

本文提出一种模型，其中在固体金属氘化物晶格中，氘原子形成一维链状结构或线缺陷，使电子对局域化（形成洛森子，lochons），产生局域电子-玻色子吸引力，并强烈屏蔽核间排斥力。该机制使低能D+D−聚变截面显著高于标准估算值，预测在非平衡固态条件下聚变概率显著增加。

ABSTRACT

Our study shows that the cross-section for fusion improves considerably if d-d pairs are located in linear (one-dimensional) chainlets or line defects. Such non-equilibrium defects can exist only in a solid matrix. Further, solids harbor lattice vibrational modes (quanta, phonons) whose longitudinal-optical modes interact strongly with electrons and ions. One such interaction, resulting in potential inversion, causes localization of electron pairs on deuterons. Thus, we have attraction of D+ D- pairs and strong screening of the nuclear repulsion due to these local electron pairs (local charged bosons: acronym, lochons). This attraction and strong coupling permits low-energy deuterons to approach close enough to alter the standard equations used to define nuclear-interaction cross-sections. These altered equations not only predict that low-energy-nuclear reactions (LENR) of D+ D- (and H+ H-) pairs are possible, they predict that they are probable.

研究动机与目标

• 解释固态金属氘化物中可能实现的低能核聚变增强现象。
• 解决在低能条件下克服氘聚变库仑排斥力的长期挑战。
• 提出一种涉及电子对局域化与声子耦合的物理机制，使聚变发生的能量低于标准模型的预测值。
• 为氘化材料中低能核反应（LENR）提供理论基础。

提出的方法

• 在固体金属氘化物晶格中对一维链状结构或线缺陷内的氘对进行建模。
• 分析纵向光学声子在诱导势能反转方面的作用，使电子对局域在氘核上。
• 引入“洛森子”（lochons）概念——由电子对束缚在氘核上形成的局域带电玻色子，导致D+与D−离子之间产生有效吸引力。
• 应用洛森子引起的强电子屏蔽与核势能修改，以改变标准聚变截面方程。
• 利用晶格振动模式（声子）介导电子-离子相互作用，并稳定局域电子对。
• 修订标准核反应截面计算，以纳入固体基质中电子局域化与屏蔽效应的影响。

实验结果

研究问题

• RQ1 在固态基质中，电子对的局域化是否能显著降低氘核之间的库仑势垒？
• RQ2 金属氘化物中的晶格声子如何影响氘对中的电子配对与核相互作用？
• RQ3 电子局域化（洛森子）对低能D+D−系统有效聚变截面有何影响？
• RQ4 能否修改标准聚变截面模型，以考虑固态氘化物中强电子屏蔽与吸引力效应？
• RQ5 在固态金属氘化物中是否存在一种机制，可在无需极端高温的条件下实现可能的低能核聚变？

主要发现

• 金属氘化物中一维链状结构或线缺陷的形成，使电子对局域在氘核上，形成洛森子，从而介导D+与D−离子之间的有效吸引力。
• 声子介导的势能反转导致强电子局域化，显著屏蔽核间库仑排斥力。
• 修正后的截面方程预测，与标准估算相比，低能D+D−对的聚变概率显著增强。
• 该模型表明，在所提出的固态条件下，D+D−与H+H−对的低能核反应（LENR）不仅可能，而且极有可能发生。
• 固态基质中晶格振动模式（声子）的存在，对于维持实现该机制所必需的非平衡电子配对与局域化至关重要。