Convegno Villa Mercede

REAZIONI NUCLEARI
COERENTI NELLA
MATERIA CONDENSATA
Antonella De Ninno
ENEA C.R. Frascati - UTS Fusione
Associazione per la Fondazione Giuliano Preparata
Sommario
Cos’è la Fusione Fredda ?
 La Fusione Fredda: due spaventose anomalie !
 E’ possibile che la Fusione Fredda sia reale ?
 La cura delle patologie: QED nella materia condensata
 La natura delle reazioni nucleari responsabili della produzione
di energia
 La Fusione Fredda può costituire una nuova fonte di energia ?
 Conclusioni

Cos’è la Fusione Fredda ?
Si tratta di una reazione nucleare di fusione tra due nuclei di deuterio che
presenta le seguenti caratteristiche:


Ha luogo in un mezzo denso piuttosto che nel vuoto
Non necessita di un elevato prodotto tra densità e temperatuta cosicchè
può avvenire a temperatura ambiente alle densità ordinarie della
materia.
Due spaventose anomalie !


Il calore misurato negli esperimenti di fusione fredda corrisponde
ad un numero di reazioni nucleari alcuni ordini di grandezza
maggiore di quanto ci si può aspettare avvenga nella molecola di
D2, in cui la distanza tra deutoni è inferiore a quella nel reticolo di
Palladio.
I “prodotti” di reazione osservati non sono quelli previsti nelle
reazioni nei plasmi:
D+D → p(3.02 MeV) + 3H (1.01MeV)
D+D → n(2.45 MeV) + 3He (0.82 MeV)
E’ possibile che la Fusione Fredda sia reale ?
Questa domanda è, di solito, posta nel contesto della meccanica
quantistica, la quale dimostra inequivocabilmente che la fusione fredda
è impossibile.
La fisica che descrive le reazioni nucleari nel reticolo cristallino (su una
scala spazio-temporale ben sei ordini di grandezza più piccola di quella
del reticolo) non dovrebbe essere diversa dalla fisica nucleare nel
vuoto.
Questo è noto come principio di Asymptotic Freedom.
Tuttavia la AF non è un principio fondamentale
nell’ambito della Elettrodinamica Quantistica
La Fusione Fredda non può essere un
evento localizzato ma richiede una
profonda revisione della nostra
comprensione della materia condensata
La cura delle patologie:
l’elettrodinamica quantistica (QED) nella materia
condensata ed i comportamenti coerenti dei sistemi di
particelle
La Fusione Fredda può costituire una
nuova fonte energetica ?
Un catodo di Palladio in film
sottile dopo un esperimento di
fusione fredda
Le obiezioni poste dalla comunità scientifica alla CF sono basate
essenzialmente sull’opinione che questo fenomeno è inconcepibile
sulla base di quanto comunemente accettato nella fisica della materia
condensata e sulle critiche alla scarsa riproducibilità degli esperimenti.
In realtà, sappiamo bene che per riprodurre correttamente un esperimento
occorre conoscere e tenere sotto controllo tutti i parametri significativi.
Oggi sappiamo che un “loading ratio”=1 è una condizione necessaria
perchè il fenomeno possa avere luogo
Alla fine del1999, il nostro gruppo di Frascati ha realizzato un esperimento
dimostrativo che verificasse le tre previsioni contenute nella teoria di
Preparata e Del Giudice:
a) l’esistenza di una soglia nella concentrazione di Deuterio in Pallladio;
b) la produzione di eccesso di calore;
c) la produzione di 4He.
Gli esperimenti hanno mostrato che l’applicazione di un opportuno
potenziale elettrico ai capi del catodo può innescare un repentino
aumento di concentrazione a cui è associato un aumento della potenza
emessa dal sistema ed una misurabile produzione di 4He
La natura delle reazioni responsabili della
produzione di energia
La produzione di 4He senza emissione di g-rays richiede un trasferimento
di energia al reticolo molto veloce (t<10-21 sec). Il tempo T0 necessario
per rilasciare 3.4 MeV e mettere il nucleo composto/dd) sotto la soglia
di splitting è:
T0~1/2 10-21 sec < 10-21 sec
10-21 sec è il tempo richiesto dalle dinamiche nucleari per spezzare il
nucleo.
There is however in the CD, during a very short time
interval a short lived e.m. field having the frequency of
g-rays
then
we can ask if nuclear transmutations observed at low
energies are consequences of QED coherence
Conclusioni
La maggior parte dei fisici coinvolti sulla CF condivide le seguenti
conclusioni:
 L’esistenza di una soglia di concentrazione di D in Pd;
 L’assenza del numero di neutroni e trizio che ci si aspetterebbe dalla
analoga reazione nel vuoto;
 La presenza di 4He come cenere nucleare del processo;
 L’esistenza di altre reazioni nucleari, come le trasmutazioni di elementi
pesanti nella materia condensata a temperature ordinarie;
 La necessità di invocare comportamenti collettivi nella materia
condensata per giustificare la fenomenologia osservata.
Can CF be envisaged, in a next future, as a new source
of energy ?
In order to project a device able to produce significant amount of energy for
civilian uses, we still have to know:
a)
which is the highest temperature reached by the Palladium during the
ignition: the extremely high density power (1-10 KW/cm3) evaluated by
the experiments poses severe limits to the design of the device;
b)
since the heat emitted at very high temperature is mainly emitted as
Infrared radiation, we need to elaborate a technique of calorimetry “out
of equilibrium” in order to evaluate and catch correctly all the heat
produced;
c)
the duration of a possible device for energy production is subjected not
only to the possible “burning” of the cathode but also to its eventual
contamination due to several cycles of loading-deloading in occasions
of switch-on-off of the device
Cold Fusion is a very high density source of energy, and doesn’t requires
large scale power plants.
This means that its better use will be a non centralized energy production,
right at the site where it will be consumed, thus reducing the cost of
energy losses in distribution and increasing the efficiency of the
process.
La semplice gestione del combustibile (acqua), del
materiale (oggi Palladio, ma si puà già immaginare da
materiali compositi di Palladio o, meglio, di usare un
elemento economico ed abbondante come il Nickel) e
delle scorie (4He) fa della fusione fredda, in prospettiva,
una sorgente energetica particolarmente
appetibile….purchè si trovi la volontà politica di accettare
le sfide che la ricerca scientifica presenta.