Kalte Fusion

„It ain‘t what you don‘t know that gets you into trouble.

It‘s what you know for sure that just ain‘t so.“

Mark Twain

 

Auch als Niedrigenergiefusion bezeichnet. Wiederholte Hinweise auf kalte Fusionsreaktionen gibt es seit den 20iger Jahren des vorigen Jahrhunderts. In einigen Fällen wurden bei Experimenten mit Deuterium- und Tritiumkernen Neutronen beobachtet. Hierbei handelt es sich mit Sicherheit um eine Zerlegung dieser sehr instabilen Kerne, also das Gegenteil einer Fusion.

 

Eine neue Qualität des Themas Niedrigenergiefusion wird durch die Experimente von Fleischmann/Pons und Rossi erreicht. Theoretische Erklärungen können die genannten Wissenschaftler nicht abgeben. Die Beobachtungen widersprechen auch den gegenwärtigen Theorien über die Fusion und führen so zu deren kollektiver Negation. Da aber inzwischen unabhängige Reproduktionen der Experimente erfolgten, ist der Vorwurf der „Scharlatanerie“ obsolet.

 

 

Fleischmann/Pons

 

Bei der Elektrolyse von schwerem Wasser (Deuterium-Oxid) an einer Rhenium-Kathode erfolgt eine zunehmende Sättigung des Metallgitters mit Deuterium. Auf Seite 9 wurde ausgesagt, dass eine Fusion dann zustandekommt, wenn sich geeignete Fusionspartner in einer hinreichenden räumlichen und zeitlichen Annäherung befinden. Diese Voraussetzungen sind durch die Fixierung der Deuteronen an festen Gitterplätzen bei zunehmender Konzentration erfüllt. Die ablaufende Reaktion besteht in einer Neuordnung der Subteilchen zweier Deuteronen zum günstigen tetraedrischen Gitter des Kerns 2-He-4.

 

 

 

Das Rossi-Experiment

 

Über den experimentellen Aufbau liegen nur wenige Informationen vor, er ist aber offensichtlich elementar einfach. In einem Kupferbehältnis zeigt hochaktives Raney-Nickel unter Wasserstoffatmosphäre nach moderater Erwärmung durch einen elektrischen Heizwiderstand eine unbekannte Reaktion mit so intensiver Wärmeentwicklung, dass es sich nur um eine Kernreaktion handeln kann.

In die theoretische Betrachtung müssen folgende Kerne bzw. Nuklide einbezogen werden:

Der Kern 1-H-1 (bzw. das Proton). Die Kerne 29-Cu-63 (69,2% Elementhäufigkeit, gerundet!) und 29-Cu-65 (30,8% Elementhäufigkeit). Die Kerne 28-Ni-58 (68,1%), 28-Ni-60 (26,2%), 28-Ni-61 (1,1%), 28-Ni-62 (3,6%) und 28-Ni-64 (0,9%).

Der Kern 1-H-1 ist offensichtlich in angeregtem Zustand und unter bestimmten Voraussetzungen in der Lage, mit schwereren Kernen zu fusionieren. (Vergleichsweise ist das Neutron 0-n-1 wegen der fehlenden elektrostatischen Barriere ). Die Coulomb-Barriere kann von einem angeregten Proton „durchtunnelt“ werden. Eine Fusion mit einem Proton oder auch Neutron ist umso wahrscheinlicher, je asymmetrischer das Kerngitter des reagierenden Kerns ist. Diese Bedingung erfüllen die Kerne 29-Cu-63 und 28-Ni-61.

 

Abb. 10.1: Gitter aus 63 Teilchen in höchster symmetrischer Anordnung

 

10.1_63Masseteilchen.png

Bei der Fusion von 29-Cu-63 mit 1-H-1 entsteht ein wesentlich symmetrischeres Kerngitter mit 64 Masseteilchen: der Kern 30-Zn-64. Wenn Kern 28-Ni-61 mit 1-H-1 fusioniert, entsteht der günstige Kern 29-Cu-62 mit hoher Bindungsenergie, der anschließend mit einer Halbwertszeit von 584 Sekunden durch Positronemission oder Elektroneinfang in den Kern 28-Ni-62 umwandelt.

 

Abb. 10.2: Verlauf der Bindungsenergie der stabilen Kerne 50 bis 80

9_1relKBE50_80_650Px.jpg

 

Alle ablaufenden Teilchenreaktionen sind genauso exakt darstellbar, wie das für chemische Reaktionen seit langem üblich ist. Die Darstellung weicht natürlich von dem ab, was der Kern- und Teilchenphysik mit ihrem bisherigen Erkenntnissen möglich ist. Deshalb ist es bestimmt nicht einfach, sich in die Realität und in die folgenden Gleichungen hineinzufinden.



Die wahrscheinlichen Teilchenumwandlungen des Rossi-Experiments

 

Die Gl. (10.1) gibt zunächst die Reaktion auf dem bisherigen theoretischen Niveau wieder. Sie vermag lediglich den Ausgangs- und Endzustand einer Teilchenreaktion zu erfassen und stellt nicht die tatsächlich ablaufenden Teilchenumwandlungen dar.

 

Brutto-Reaktion zwischen Kern 29-63 und einem Proton:


(10.1)     29-Cu-63   +   1-H-1     →     30-Zn-64


Diese Reaktion auf substruktureller Ebene (in runden Klammern 63 Masseteilchen (π+ π) und 29 pos. Kaonen/Pionen als bindende Teilchen in {}, der gesamte Kern als Teilcheneinheit in []):


(10.2)   [63(π+ π) 5K+ 24π+}]  +  [π+ π μ+]    →    [64(π+ π) {4K+ 26π+}]


Diese Reaktion als Subteilchenumwandlung (bzw. Subteilchenreaktion oder auch „innere Umwandlung“):


(10.3)     K+    +    μ+     →     2π+

 

Die innere Umwandlung ist also identisch mit derjenigen, die bei der Verschmelzung eines Protons und eines Neutrons zum Deuteron abläuft (siehe Seite 9). Nachfolgend die Wiedergabe der Reaktion unter Angabe der substrukturell gebundenen Elementarladungsteilchen Elektron und Positron (Überprüfung anhand einer Ladungsrechnung):


(10.4)  [63(3e+; 3e){5(3e+; 2e) 24(2e+; 1e)}]  +  [(3e+; 3e) {(e+)}] → [64(3e+; 3e) {4(3e+;2e) 26(2e+; 1e)}]

 

Gl. (10.4) aufgelöst nach den Elementarladungsteilchen:

 

[(189e+; 189e) {(15e+; 10e) (48e+; 24e)}] + [(4e+; 3e)]  →  [(192e+; 192e) {(12e+; 8e) (52e+; 26e)}]

                                                                          (256e+; 226e)   =   (256e+; 226e)

 

 

Energetische Betrachtung

 

Die für die Rossi-Reaktion infrage kommenden Kerne besitzen folgende Kernbindungsenergien:

 

29-Cu-63:        551,4MeV;

30-Zn-64:        559,1MeV

         ΔE:          –7,7MeV

 

Bei der Proton-Fusion eines Kupfer-63-Kerns zum Kern Zn-64 werden also rund 7,7MeV Energie frei.


Im Ergebnis liefert ein Mol Kupfer-63 (m=62,93g) bei vollständiger Umsetzung ca. 743.000MJ Energie. Zum Vergleich werden bei der Verbrennung von 1 Mol reinem Kohlenstoff (m=12,0g) nur 0,394MJ frei. Bezogen auf gleiche Massen liefert die Rossi-Reaktion des Kerns 29-63 etwa die 360.000fache Energiemenge als die Verbrennung von Kohlenstoff. Die Reaktion mit dem Kern 28-61 würde nochmals um den Faktor 10,6:7,7=1,377, also rund 138% höher liegen.


Um die ablaufende Kernreaktion mit Sicherheit aufzuklären, ist eine genaue Isotopenanalyse sowohl des eingesetzten Raney-Nickels und auch des Kupfers der Innenflächen des Reaktionsgefäßes nach längerer Laufzeit der Rossi-Anlage notwendig. Dem Vernehmen nach wurde bereits eine Verschiebung des Isotopenverhältnisses der Cu-Isotope Cu-63 und Cu-65 gemessen. Das würde sich gut mit den hier getroffenen theoretischen Aussagen decken.



Anmerkung: Rossis Zufallsentdeckung ist sehr gut erklärbar. So große Experimentatoren, wie sie beispielsweise am CERN tätig sind, wären mit einem Achselzucken zu ihren „großen“ Theorien zurückgekehrt, wenn ihnen das Gleiche wie Rossi „passiert“ wäre. Fleischmann und Pons arbeiteten auf vergleichbare Weise wie Rossi; allerdings diente ihnen Palladium als Aktivator für Deuterium, welches darüber hinaus elektrolytisch abgeschiedene wurde, also in statu nascendi entsteht und so möglicherweise den „Reaktionsstart“ einleitet. Beide Wissenschaftler verübten das unglaubliche Sakrileg wider die große, heilige Theorie, ihre experimentellen Beobachtungen der Presse vorzustellten. Wie die Ereignisse beweisen, haben sie damit richtig gehandelt. Sie wären in jedem Falle dem Spott der Gelehrtenschaft ausgeliefert, ihre Erkenntnisse konnten so aber nicht klammheimlich in einem Archiv verschwinden.