[论文解读] 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 4

一句话总结

本研究展示了在重水环境中，通过激光强度为10^10–10^13 W/cm²的激光辐照固体靶（Au、Ti、Se），实现氚核的激光诱导合成及其随后的β衰变。该过程归因于冷等离子体中非弹性电子-核相互作用，实验观测到氚的形成与衰变，电子动能为5–10 eV。

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.

研究动机与目标

• 研究固体靶在重水环境中受激光辐照时的氚合成过程。
• 探讨动能为5–10 eV的等离子体电子在核嬗变过程中的作用。
• 探索激光驱动氚生成及其在受控冷等离子体环境中的后续衰变的可行性。
• 验证非弹性电子-氘核及电子-氚核相互作用作为氚形成与衰变机制的假设。
• 为高强激光在低温等离子体系统中引发核反应提供实验依据。

提出的方法

• 在重水环境中，使用高强度激光脉冲（10^10–10^13 W/cm²）辐照固体靶（Au、Ti、Se）。
• 利用靶周围形成的冷等离子体，促进电子-核相互作用。
• 通过探测β衰变产物，测量氚的合成与衰变。
• 利用等离子体中5–10 eV电子的动能分析电子-核相互作用动力学。
• 应用非弹性散射模型，解释由氘核生成氚及氚核衰变的过程。
• 利用激光诱导等离子体创造有利于核嬗变的条件，无需高温聚变。

实验结果

研究问题

• RQ1 在重水中辐照固体靶是否能导致可测量的氚合成？
• RQ2 动能为5–10 eV的等离子体电子在促进氚形成与衰变中起什么作用？
• RQ3 非弹性电子-核相互作用是否足以解释观测到的氚合成与β衰变？
• RQ4 氚产率的阈值及对激光强度和靶材的依赖关系是什么？
• RQ5 在激光诱导的冷等离子体条件下，能否实验确认氚衰变？

主要发现

• 在激光强度为10^10至10^13 W/cm²的条件下，实验观测到固体靶（Au、Ti、Se）在重水中受激光辐照后产生氚。
• 检测到激光诱导的氚核β衰变，表明合成后存在可测量的衰变速率。
• 该过程归因于等离子体电子（动能为5–10 eV）与氘核/氚核之间的非弹性相互作用。
• 氚的形成与衰变在多种靶材中均一致观测到，表明该机制具有普适性，适用于多种固体材料。
• 结果支持低能电子-核碰撞在激光生成的等离子体中可诱导核嬗变的假设。
• 本研究为非热、冷等离子体环境中氚的生成与衰变提供了实验验证，挑战了传统聚变范式。