Page 218 - Теория кавитации

«В то же время многочисленные калориметрические измерения, проводившиеся в самых разных
лабораториях, давно показали, что энергетический выход сонолюминесценции (отношение энергии
излучения к энергии, вкладываемой ультразвуком в воду) крайне низок – меньше, чем КПД паровоза.
Высоким оказалось лишь отношение мгновенной мощности излучения к мощности ультразвука свыше
1000. Это говорило о том, что кавитация лишь концентрировала энергию, а не создавала
дополнительную. Но и факт концентрирования энергии на первый взгляд противоречил законам
термодинамики, в частности принципу возрастания энтропии.».
На самом же деле все оказалось гораздо проще и интереснее. Нами в было показано, что в
2
вихревом потоке воды ядерная реакция между двумя протонами, ведущая к синтезу дейтрона D, уже не
дважды запрещена, а "нормально разрешена", как выражаются физики-ядерщики, и может идти с
большой скоростью.
Чтобы понять, как и почему это происходит, давайте перенесём в уравнении ядерной реакции (1):

+
1
1 H + H → D + e + νe + 0,93 МэВ (1)
2

+
символ позитрона е из правой части в левую:

-
2
1
H + H +e → D + νe + 1,953 МэВ. (2)
1

Такой перенос не запрещён правилами "ядерной алгебры", только требуется заменять
переносимую частицу античастицей. В данном случае позитрон – электроном.
Ядерная реакция (2), в принципе, тоже возможна. Более того, она имеет ряд преимуществ перед
реакцией (1). И то, что энергетический выход реакции возрос до 1,95 МэВ – не самое важное из них.
Более важно то, что теперь уже не надо долго ждать флуктуационного слабого (а значит, очень
медленного) распада протона на позитрон и нейтрино, как это было в реакции (1), ибо теперь в реакции
(2) электрон уже изначально имеется в готовом виде и рожать его не надо. А процесс "переодевания"
электрона в нейтрино во время ядерной реакции – более лёгкий, чем процесс рождения позитрон-
нейтринной пары. Недаром так называемые акции К-захвата электрона из электронной оболочки атома
ядром атома, при котором внутри ядра тоже происходит превращение электрона в нейтрино, тоже идут
с довольно большими скоростями. (Периоды полураспадов большинства изотопов, осуществляющихся
посредством К-захвата, составляют порядка года). "Оценки показывают, что если в ядерной реакции (1)
постоянная времени составляет миллионы лет, то в реакции (2) она уже чуть больше часа при
одинаковой частоте столкновений частиц исходных "реагентов".
Но, если для осуществления реакции (1) необходимо, чтобы столкнулись два протона, то для
осуществления ядерной реакции (2) требуется, чтобы столкнулись уже не две, а три частицы – два
протона и электрон. Вероятность такого трёхчастичного столкновения в высокотемпературной плазме
крайне мала, поэтому трёхчастичные столкновения термоядерщики даже не рассматривают, пренебрегая
ими. А вот химики уже не пренебрегают трёхчастичными столкновениями при рассмотрении процессов
в газах и жидкостях. Более того, в химии многие процессы (например, каталитические) основываются
на трёхчастичных столкновениях.
Мы тоже имеем дело не с высокотемпературной плазмой, а с жидкой водой. А в ней, оказывается,
всегда имеются весьма специфические условия для сближения двух протонов и электрона. Эти условия
появляются благодаря тем самым водородным связям, о которых мы уже говорили в предыдущей главе.
На каждой водородной связи, соединяющей две соседние молекулы воды, обычно находится по одному
протону.
При этом, как показали ещё в 30-е годы исследования структуры воды и льда Дж. Бернал и Р.
Фаулер, протон сидит не посреди прямой линии этой связи, а на трети расстояния от одного атома
кислорода до другого.
И протон не просто спокойно сидит там, а, как позже показал Л. Полинг, то и дело перескакивает
вдоль этой связи с одной разрешённой ему позиции на другую, находящуюся уже на расстоянии трети
длины связи от атома кислорода другой молекулы. Частота таких скачков протона составляет – 10 сек -
4
1 . Дважды лауреат Нобелевской премии Л. Полинг остроумно отобразил эту ситуацию тем, что оба
положения протона отметил полукругами. – "Полупротонная" статистическая модель Полинга.
217