Wielkie tajemnice maleńkich bąbelków

Oto jedna z podstawowych zasad odkryta już przez pionierów radioaktywności: niezależnie od tego, czy umieścimy atomy pierwiastków promieniotwórczych w polu magnetycznym, czy będziemy je ogrzewać, czy może poddamy je wymyślnym reakcjom chemicznym, ich radioaktywność nie zmieni się.

Ale przecież wszystkie reguły posiadają wyjątki, a uparci fizycy będą tak długo kombinować aż wykombinują... I tak oto już w latach sześćdziesiątych zaczęli dochodzić do wniosku, że nieznaczne wahania radioaktywności są możliwe do osiągnięcia dzięki umiejętnemu manipulowaniu ciśnieniem.

Kawitacja akustyczna

Zresztą niejedno spośród największych marzeń fizyków wiąże się właśnie z owym umiejętnym manipulowaniem ciśnieniem; przynosi ono wszakże spektakularne rezultaty na wielu fizycznych frontach. Bardzo często nie zdajemy sobie do końca sprawy z tego, co udaje się osiągnąć i co w ogóle jest do osiągnięcia możliwe.

Jedną z ulubionych metod grzebania w ciśnieniu jest tzw. kawitacja akustyczna będąca wynikiem „atakowania” cieczy falą ultradźwiękową. W ten sposób powstają w niej obszary silnie podwyższonego i obniżonego ciśnienia, a bąbelki gazu, które tworzą się w tych warunkach, najpierw rozdymają się pod wpływem niższego ciśnienia, a następnie zostają bardzo bardzo gwałtownie ściśnięte przez to wysokie. W efekcie implodują z taką siłą, że osiągane w tym procesie temperatury dochodzą co najmniej do tysięcy stopni. Zapadaniu się tych bąbelków towarzyszy proces nie mniej efektowny, ale już zdecydowanie słabiej poznany – tzw. sonoluminescencja, czyli emisja fali świetlnej.

Jedna z teorii próbujących go tłumaczyć sugeruje powstawanie w tym czasie plazmy. Niektórzy idą jeszcze dalej – jeśli plazma to i fuzja termojądrowa, czyli reakcja, która jest źródłem energii Słońca i wielu innych gwiazd. Reakcja ta polega na łączeniu się dwóch lżejszych jąder atomowych w jedno cięższe, czemu towarzyszy wydzielanie dużych ilości energii. A tanie źródła energii to właśnie to, czego tak intensywnie szuka się od lat. Jednak do takiej syntezy potrzeba temperatur rzędu milionów kelwinów. Czy rzeczywiście aż takie są osiągane w wyniku kawitacji akustycznej? Jeśli tak, w połączeniu z wysokim ciśnieniem rzeczywiście stwarza to warunki umożliwiające reakcję syntezy. Jednak po dotkliwej nauczce z zimną fuzją środowisko naukowe podchodzi do wszelkich rewelacji związanych z reakcjami termojądrowymi z wielką ostrożnością.

Legenda zimnej fuzji

Zimna fuzja to synteza jąder atomowych zachodząca w znacznie niższych temperaturach niż fuzja termojądrowa. Od lat szuka się sposobu na nadanie jądrom energii wystarczających do pokonania wzajemnego odpychania elektrostatycznego ich protonów i zbliżenia ich na taką odległość, przy której tzw. silne (ale o krótkim zasięgu) oddziaływania jądrowe przeważą to odpychanie. Oczywiście jedną z metod jest odpowiednia temperatura, ale w tym wypadku wynosi ona właśnie miliony stopni. Stąd każde rozwiązanie, które nie wymagałoby uzyskania aż takich temperatur, nazywane jest zimną fuzją. W 1989 roku dwóch uczonych ogłosiło, że udało im się doprowadzić do zimnej fuzji atomów deuteru za pomocą elektrolizy ciężkiej wody – czyli wody, której cząsteczki zbudowane są z tlenu i deuteru właśnie – z wykorzystaniem elektrod palladowych. Po tym odkryciu kolejne laboratoria donosiły o powtórzeniu tego doświadczenia i potwierdzeniu jego wyników. Świat naukowy (i mniej naukowy też) wpadł w euforię, gdy nagle z kilku poważnych ośrodków naukowych spłynęły dane zaprzeczające możliwości uzyskania zimnej fuzji w takich warunkach. I rzeczywiście, od tego czasu nikt nie przedstawił dowodów na takie zjawisko. Jednak w konsekwencji zimna fuzja stała się swoistym mitem, a każda kolejna informacja o sukcesie rodzi raczej ostrożność i niedowierzanie niż euforię. Słusznie skądinąd, bo żadnej z nich nie udało się do tej pory zweryfikować.