Русская алфизика, или Почему теперь не нужны ускорители и можно пересчитать геологию / Холодный шок!
Ещё об атоме и науке и атоме и экологии и ещё энергетика и фантастика
Философский порошок
В России открыт способ осуществления ядерного синтеза с помощью микроорганизмов. Подтверждения тому, что это научный факт, искала Наталья Нехлебова
Похоже, случилось невероятное: в России открыта и даже запатентована технология, позволяющая превращать один химический элемент в другой. Трансмутация - так это чудо называют ученые - может открыть новую главу в ядерной физике и новую перспективу в развитии экономики. ©По теме: Доклад Корниловой
Алла Корнилова с ассистентом / Фото: Дмитрий Лебедев
В деталях разбирался «Огонек».
- Когда рассказывают о превращении одного атома в другой - это, конечно, алхимия,- говорит Алла Корнилова, кандидат физико-математических наук, директор инновационного центра физического факультета МГУ,- но мы занимаемся превращением одного ядра в другое. Наверное, это алфизика. И мы научились это делать.
По словам Аллы Корниловой, она умеет превращать одни изотопы в другие. Ну, например, радиоактивные - в нерадиоактивные, то есть решая таким образом проблему ядерных отходов. А еще может получать очень редкие изотопы (1 грамм стоит десятки и сотни тысяч долларов), которые критически важны для медицины, атомной энергетики, космического приборостроения. Их промышленное производство - ресурс для процветания страны.
Алфизика творится классически: к ядру присоединяется дополнительный протон - и элемент меняется. Звучит как сказка. Предвидим первую реакцию: не верим, это лженаука! Но есть факты.
Лучше один раз увидеть
Совсем недавно, в июне, прошел научный семинар в Институте общей физики им. А.М. Прохорова РАН. Были ученые из других институтов, академики, представители Минпромторга и Росатома. Владимир Кащеев, директор научно-технологического отделения по обращению с отработанным ядерным топливом и радиоактивными отходами Высокотехнологического НИИ неорганических материалов им. академика А.А. Бочвара (это один из основных институтов госкорпорации по атомной энергии "Росатом"), заявил, что их экспертиза подтвердила действенность технологии Корниловой по дезактивации жидких ядерных отходов.
Все происходит так. В раствор радиоактивного изотопа цезия-137 (период полураспада 30 лет) добавляют особые биологические культуры. Через 14 дней концентрация радиоактивного цезия снижается на 23 процента. В аналогичных экспериментах со стабильным цезием-133 в растворе исчезает цезий и появляется барий, то есть одно вещество превращается в другое! При этом количество бария пропорционально количеству исчезнувшего цезия.
- Конечно, сначала я не поверил в это,- говорит Владимир Кащеев,- потому что нас еще в школе учили, что на пути ядерного синтеза существует кулоновский барьер, и для того чтобы прицепить положительно заряженный протон к положительно заряженному ядру, надо этот кулоновский барьер преодолеть. Для этого протон должен обладать очень высокой энергией, которую он может получить только в ускорителях или в ядерных реакторах при высоких температурах. В естественных условиях, в которых мы с вами живем, это невозможно. Поэтому большая часть научного сообщества скептически относится к реализуемости так называемых низкотемпературных ядерных реакций. Но Корнилова ознакомила нас с некоторыми экспериментальными результатами. Результаты интересные и необычные. Видя наше недоверие, она предложила нам самостоятельно повторить подобные эксперименты, поскольку они достаточно просты. Мы провели два эксперимента: со стабильным цезием-133 и с радиоактивным цезием-137, используя подготовленные группой сотрудников Корниловой биоструктуры. В обоих случаях было зафиксировано снижение со временем содержания цезия в растворах. В эксперименте со стабильным цезием в растворах зафиксировано появление и накопление со временем изначально отсутствующего бария (растворы с цезием-137 на барий не анализировались). Я готов на всех уровнях подтверждать эти результаты. И считаю целесообразным повторить эксперимент на других изотопах.
Физико-химическая общественность заволновалась, прошел семинар в Физическом институте им. П.Н. Лебедева. Потом встреча на биологическом факультете МГУ с академиком Михаилом Кирпичниковым, деканом биологического факультета МГУ, заведующим отделом биоинженерии Института биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова. Итог: биологи объявили, что планируют работать с Корниловой и повторить ее эксперименты. Затем Аллу Александровну Корнилову пригласили на прием к заместителю генерального директора "Росатома" Вячеславу Першукову...
Научная общественность и госкорпорация замерли... А как вообще на это реагировать? Признавать, что мы чего-то не понимали в ядерной физике? Выделять деньги на производство редких изотопов? "У "Росатома" пока нет официальной позиции по этому вопросу",- комментирует пресс-служба корпорации. Понятно: госпредприятие не решается вот так сразу признать то, что выглядит совершенным чародейством.
Трансмутация обыкновенная
То, что делает Корнилова, принято называть холодным ядерным синтезом при низких энергиях. Другими словами, речь идет о ядерных реакциях, которые происходят при комнатной температуре. В начале 1990-х годов государственные программы, которые финансировали исследования в этой области в разных странах мира, были прекращены после нескольких провалившихся сенсаций. У научной общественности выработалась аллергия на любые заявления об опытах по холодному ядерному синтезу.
Тем не менее ученые по всему миру продолжали исследовать ядерный синтез при низких энергиях и ежегодно собираться на конференции. Например, в прошлом году на конференции в Падуе было 500 человек. Их можно было бы счесть заигравшимися романтиками, если бы не серьезное финансирование от мировых гигантов - Airbus, Toyota, Mitsubishi, ST Microelectronics, IS Tech и других.
Так вот, именно в рамках ядерного синтеза при низких энергиях Корнилова исследует трансмутацию химических элементов. И она не единственный ученый, который работает с направлением, чье название напоминает о Хогвардсе. Этим увлечены ученые в Южно-Уральском государственном университете, в Томском политехническом институте, в некоторых ядерных центрах. И в успешных опытах она не одинока: результатов добился Георгий Шафеев, директор научного центра волновых исследований Института общей физики им. А.М. Прохорова (ИОФ). Он создал такую же реакцию, как и у Корниловой. Только ее катализатором становятся не живые организмы, а воздействие лазером на наночастицы.
- Наши эксперименты по постановке достаточно просты,- рассказывает Степан Андреев, ученый секретарь Института общей физики РАН.- Вода, в которую добавлено немножко наночастиц золота и еще небольшое количество радиоактивного цезия облучается лазерными импульсами. При этом мы обнаружили, что радиоактивность раствора цезия начинает уменьшаться: за 10 часов на 5 процентов. Для ядерной физики это колоссальная величина: увеличение скорости распада в 1200 раз! Перспективы здесь совершенно потрясающие: эксперименты доказывают возможность протекания ядерных реакций в естественных условиях. По сути, это новый раздел ядерной физики - ядерных реакций без экстремальных условий. Это дает возможность полностью пересмотреть очень многие науки, начиная с химии, заканчивая геологией, биологией.
В результаты, полученные ИОФ, тоже сначала не поверили. Год назад руководство РАН даже направило директору института академику Ивану Щербакову письмо с просьбой перестать заниматься ерундой. Звонили из Объединенного института ядерных исследований в Дубне и говорили, что готовы все опровергнуть. Приехали со своим оборудованием, заставили переделать экспериментальную установку так, чтобы это соответствовало их стандартам. И провели совместный эксперимент, который... подтвердил результаты Шафеева. После этого Щербаков и собрал в своем институте конференцию, где проверенные результаты, полученные Корниловой и учеными из ИОФ, были представлены научной общественности.
- Для всех потрясение, что институт Бочвара подтвердил мою работу,- говорит Алла Александровна.
По словам Кащеева, предлагаемые альтернативные методы трансмутации отличаются от технологии, предлагаемой Корниловой, тем, что их реализация сопряжена с использованием сложного оборудования. "Для того чтобы проверить результаты этих экспериментов, нужны определенные условия,- говорит он.- Метод Корниловой легковоспроизводим, стоимость использующихся биоструктур ничтожна. Предлагаемый Корниловой метод воздействия на жидкие среды может реализовываться в полевых условиях. Например, засушенную биологическую структуру, пригодную к использованию в течение нескольких лет, можно применить, скажем, для очистки какого-то зараженного радиоактивными продуктами водоема (что актуально, например, для ликвидации последствий аварии на "Фукусиме"). Безусловно, результаты имеют определенную важность для задач "Росатома".
Поясним, о чем говорит ученый: проблема с жидкими радиоактивными отходами актуальна для всего мира. Во Франции действует 58 реакторов, в США - 100, в России - 34. На "Фукусиме" зараженная океанская вода залита в тысячи цистерн, и, по существующим представлениям, только через 200 лет ее можно будет вернуть в океан...
Чудо в колбе
Алла Александровна показывает три небольшие колбочки, в них и есть ее "философский порошок". На вид маленькие сухие палочки - черные, зеленые и порошок цвета хаки. Это называется ассоциации бактерий, именно они запускают процесс преобразования.
Доказательством своей технологии Корнилова занимается 25 лет. За это время совершенствовался состав живых культур. Сейчас это 3 тысячи микроорганизмов. Живое создает динамичную среду, меняющиеся условия, которые и "порождают" ядерный синтез с получением изотопа, необходимого ассоциации бактерий для того, чтобы выжить.
Впрочем, сначала Корнилову интересовали не бактерии, а принцип. Лаборатория ядерной физики твердого тела, в которой она работала, занималась эффектами Мессбауэра. Нобелевский лауреат Рудольф Мессбауэр разработал метод, который позволяет с величайшей точностью обнаружить ядра редкого изотопа железа-57. "Я придумала опыт: если создать некую реакцию ядерного синтеза, которая будет завершаться получением этого редкого изотопа, то у меня есть инструмент, совершенно точно его определяющий. Что мне надо сделать? Обычное железо - это распространенный элемент железо-56. 56 - значит, у него в ядре 56 нуклонов. Железо-57 тяжелее на один нейтрон. Как мне его получить? В таблице Менделеева перед 56-м железом находится элемент марганец-55. Если я каким-то образом к ядру марганца-55 добавлю один протон и один нейтрон - это будет железо-57. И если я проведу такую реакцию и обнаружу железо-57, то это будет ядерный синтез при низких энергиях. Если природа это позволяет".
На старте Корнилова работала с неживой природой - полимерными мембранами. Но процесс оказался неуправляемым. Тогда пришло решение заняться опытами с живыми культурами. В эксперименте участвовали два жизнеугнетающих фактора - марганец и дейтерий (тяжелая вода). Ядра дейтерия состоят из одного протона и нейтрона. Именно они должны были присоединиться к ядрам марганца и дать новый изотоп. На помощь пришли коллеги: лаборатория Корниловой активно работала с Институтом эпидемиологии и микробиологии им. Н.Ф. Гамалеи. В частности, с Игорем Соболенко, который занимался вопросами стерилизации медицинского оборудования и был прекрасно знаком с микроорганизмами, отказывающимися умирать в самых непростых условиях. Он-то и помог понять, как заставить культуру расти с марганцем в дейтерированной воде.
- Культура усваивает марганец и сама производит железо, потому что оно необходимо ей для жизни,- рассказывает Корнилова,- тут связь такая: живой культуре нужен кислород, но ей также необходимо что-то, что его подхватит и принесет на нужное место в органической молекуле. Это и есть железо, которое создаст возможность осуществления окислительно-восстановительной реакции. Дальше все просто: в среде, куда мы помещаем культуру, нет никакого железа, в условиях марганца и дейтерия она очень плохо растет, ей не хватает кислорода. И, чтобы выжить, она начинает делать невероятное: объединять эти два изотопа - дейтерий и марганец. Почему она это делает? Это последний вариант выжить. Мы ее душим двумя факторами, и она создает железо, которое может принести ей кислород, а кислород позволит ей развиваться. Для этого культура и делает невозможное - реакцию ядерного синтеза: два ядра объединяются. Жизнь - это способ получения новых ядер, которые необходимы данной культуре для роста.
Живые культуры в своих экспериментах Корнилова использовала стандартные, чтобы эксперимент можно было повторять в других лабораториях. Любой удавшийся опыт необходимо многократно повторить. И этим должны заниматься независимые лаборатории. Микробиологи в разных институтах повторили опыт Корниловой темным методом: они не знали, что должно получиться. Почвенный институт РАН, Институт биохимии Баха и лаборатория микробиологии на биологическом факультете МГУ - все провели многочисленные опыты, где к каждой пробирке прилагалось три контрольных. Всего получилось около 500 повторений.
- Цель была одна - проверить, действительно ли это является законом природы,- поясняет Корнилова и показывает десятки толстенных лабораторных журналов с записями результатов.
Тернистый путь
В 1996 году Корнилова зарегистрировала патент "Способ получения стабильных изотопов за счет ядерной трансмутации типа низкотемпературного ядерного синтеза элементов в микробиологических культурах". Но сенсации не получилось: холодный синтез в научном мире считался лженаукой. "Мы не обижались, что на нас не обращают внимание,- говорит Корнилова,- это нормально. Мы все-таки работали, нас приглашали на конференции, нами заинтересовалась швейцарско-немецкая научная ассоциация. Нас приглашали работать в ядерный центр Фраскати в Италию. Но в итоге мы остались здесь".
Потом технология Корниловой попала в книгу "Способы получения изотопов", где среди описанных четырех методов оказался и ее. В 1996 году, в год 10-летия Чернобыля, ученый-теоретик, который работал с Корниловой, профессор, заведующий кафедрой математики и теоретической радиофизики радиофизического факультета Киевского национального университета им. Тараса Шевченко Владимир Высоцкий обратился в Институт ядерной физики в Киеве с предложением попробовать провести эксперимент на жидких радиоактивных отходах. Два специалиста института ставили опыты в лаборатории "Укрытие" в Чернобыле. По словам Корниловой, эти опыты показали, что 30 лет периода полураспада радиоактивного цезия свелись к... 250-300 дням, то есть реакция как бы ускорилась в 30-35 раз!
- Нам нужно было показать,- говорит Алла Александровна,- что помимо задачи получения новых изотопов и проведения реакции ядерного синтеза возможно решить важную проблему, которая волнует все человечество. Мы обратились к проблеме утилизации жидких радиоактивных отходов. Теоретически мы знали, что радиоактивность будет уменьшаться. Но мы не могли провести эти исследования, потому что работы с открытой радиоактивностью можно вести только в специальных лабораториях. Мы поставили себе задачу сделать такую работу руками специалистов в чужой лаборатории. И эта работа завершилась положительно.
Увы, и после этого мир не схватился за эту технологию, ее не стали повторять в разных институтах мира. У скептиков по отношению к сенсационным результатам 1996 года была простая отговорка: как этому можно верить?
Но именно такой эксперимент через 20 лет - в апреле 2016 года - подтвердил НИИ неорганических материалов им. академика А.А. Бочвара. Исследовательский институт крупнейшей госкорпорации страны. Результат - положительный. И опять тот же вопрос: как такое возможно?
Алла Александровна не скрывает: основной секрет в том, что для работы с определенным изотопом она соответствующим образом готовит свой "философский порошок" - ассоциации микроорганизмов. "Например, в радиоактивной среде из 3 тысяч микроэлементов остается только тысяча. Две тысячи сразу погибают. И остальная тысяча получает питательную среду - органические отходы от своих собратьев. Есть некоторые хитринки, чтобы направить жизнеобеспечение той или иной культуры или совокупности культур на то, чтобы они для определенных задач использовали какой-то микроэлемент".
После аварии на "Фукусиме" Корнилова провела эксперименты с морской водой, результаты опубликовала. Создала даже заготовки - пакеты с засушенной культурой и необходимым количеством специальных солей. Этот комплект может очищать зараженную морскую воду на "Фукусиме".
Где пропишется холодный синтез
По словам Корниловой, ее работами сегодня интересуются в Америке, Италии, во Франции. В Индии опыт с железом-57 успешно повторили в институте в Ченнае. Массачусетский технологический институт оценил ее патент в 2 млрд долларов и будет организовывать проверку патента. Алла Александровна активно сотрудничает с профессором Питером Хагелстайном, который создал первый американский рентгеновский лазер и тоже занимается холодным синтезом.
- Если я и буду работать с американцами, то именно с ним,- говорит Корнилова.- Мне очень хорошо в России, со мной рядом профессионалы. Но у Массачусетского института технологий огромные возможности. Он в рейтинге университетов на первом месте. Там работают нобелевские лауреаты. Но что я должна там делать? Повторить то, что я уже сделала? А тут Владимир Кащеев мне предложил заняться всем спектром проблемных радионуклидов в отработанном ядерном топливе. Это же интересно... А там, в Америке, деньги зарабатывать? Много ли человеку нужно денег?
Вопрос напрашивался, и я его задала: а на какие деньги Корнилова проводила свои эксперименты? Вот ответ: у нее есть больше десятка патентов по получению гиалуроновой кислоты, в частности на создание ранозаживляющих салфеток с этой кислотой. Во время войны в Чечне этими салфетками очень заинтересовались силовые структуры. За патент Корнилова получила 18 тысяч долларов, на которые и вела эксперименты с изотопами.
В науке, чтобы какое-то явление было признано, оно должно наблюдаться в многочисленных независимых группах, должна быть очень большая статистика наблюдений. Такой фундаментальной базы у метода Корниловой пока нет. Так что это естественно - сомневаться. На одной чаше весов "ну не бывает же так!", а на другой - потенциально прорывная технология, подтвержденная несколькими учеными, которая может очень многое дать стране. И как поступить?
Да хотя бы по прецеденту: в 2013 году "Росатом" и "Роснано" вложили огромную сумму в американскую компанию Tri Alpha Energy, которая занимается разработкой термоядерных энергетических технологий, но их массовое применение и окупаемость под большим вопросом. Чтобы проверить работу Корниловой, таких грандиозных затрат не требуется. Так почему бы не проверить?
_______
Полоний в розницу / Детали
Охотники поторговать потенциально прорывной технологией уже нашлись - в Казани
В июле этого года в Женеве состоялась пресс-конференция, на которой ученые из Казани (так они были представлены) Виктор Курашов и Тамара Сахно объясняли публике, что с помощью "бактерий из руды, содержащей природный уран-238, можно получить множество известных ценных и особо ценных изотопов". Гости упирали на то, что в два счета могут произвести радиоактивные уран-233, уран-235, плутоний-239 и полоний - основные составляющие не только ядерных электростанций, но и ядерного оружия. "Маленькая лаборатория дает столько, сколько вся ядерная индустрия США или России",- говорил Курашов. В конце презентации авторы чудесной технологии скромно попросили 3-5 млн долларов на исследования.
Эти люди неизвестны в научной среде, но "Огонек" их нашел - по скайпу, в Казани (миллионов, судя по всему, им пока добыть не удалось). Они рассказывают, что многие годы "работали для нефтехимии". На просьбу объяснить суть своего изобретения отвечают, что "как это точно происходит, мы не скажем". На вопрос, как было сделано открытие, Курашов отвечает: "мозг у белого человека так работает - он ставит себе задачу и выполняет".
Судя по представляемым Курашовым и Сахно документам, в мае 2014 года на них зарегистрирован патент "Микробиологический способ трансмутации химических элементов и превращения изотопов химических элементов". По словам экспертов, правда, патент представляет собой цитаты из учебника по ядерной физике.
_______
Область чудес / Опрос
"Огонек" спросил у читателей, что для них значит алхимия
Алхимия - это...
.png)
___Источник: kommersant.ru/poll/results, vk.com/kmrsogoniok, дата проведения - с 22 по 29 сентября 2016 года, в опросе приняли участие 7809 человек
_______
От лженауки - к теории? / Экспертиза
Ученые о холодном ядерном синтезе
Александр Скринский, доктор физико-математических наук, академик РАН, научный руководитель Института ядерной физики им. Г.И. Будкера:
"Холодный синтез - это лженаука. То, что происходило до сих пор, можно называть по-разному: мошенничеством, ошибками или просто рассуждениями. Это старая-старая история, связанная с использованием слова "холодный", вместо того чтобы объяснять, что за явления наблюдаются".
Владимир Андреев, старший научный сотрудник Физического института им. П.Н. Лебедева:
"Это все надо очень аккуратно проверять. У физиков отношение к холодному синтезу, как правило, негативное. Есть люди, которые думают, что это возможно. Я думаю, что это невозможно. Раньше, как правило, все эксперименты по холодному синтезу с положительным результатом просто были ошибочно поставлены. Но в Институте общей физики более серьезная команда. В такого рода вещах торопиться нельзя, все нужно проверять неоднократно".
Валерий Рубаков, физик-теоретик, специалист в области квантовой теории поля, физики элементарных частиц и космологии, академик РАН, доктор физико-математических наук:
"Скажем так: сейчас отношение к холодному ядерному синтезу без энтузиазма, но вполне терпимое. Если говорить о работе Корниловой, я не экспериментатор, я теоретик, и то, что говорят экспериментаторы, я должен принимать на веру. Должен быть экспериментатор, который посмотрит их установку, который разберется в деталях эксперимента и скажет, что все достаточно чисто, аккуратно и квалифицированно сделано".
Степан Андреев, ученый секретарь Института общей физики РАН:
"Холодный синтез - это неправильная формулировка. Она ошибочная. Холодного синтеза нет. Правильно сказать: это ядерные реакции, которые происходят при комнатных температурах. Есть множество различных теоретических объяснений этих процессов. В книге, которую написали Высоцкий и Корнилова, предложено одно из объяснений. На мой взгляд, до определенного уровня оно очень даже неплохое. Но мне кажется, что это составная часть будущей общей теории. Их теория объясняет начальную стадию этого процесса. Как ядра могут вступить в реакцию, но как, собственно, эта реакция происходит, чем это отличается от обычных ядерных реакций, нет. Мне работа Корниловой нравится прежде всего тем подходом, который Алла Александровна решила применить. Она решила, что природа знает сама, как это делать, нужно только помочь ей".
Теории не противоречит?
Мнение ©
Сама природа создала ядерные мини-реакторы
Свое теоретическое обоснование эффектов Корниловой "Огоньку" изложил профессор, завкафедрой математики и теоретической радиофизики факультета радиофизики, электроники и компьютерных систем Киевского национального университета имени Тараса Шевченко Владимир Высоцкий. По его словам, эксперименты Корниловой вполне объясняются в рамках традиционной квантовой механики. В частности, теми моделями, которые были доказаны еще в начале 30-х годов Говардом Робертсоном и Эрвином Шредингером.
"Все знают, насколько сложно строительство циклотронов, ускорителей,- говорит Высоцкий.- А тут в живой культуре те же самые эффекты. Но они не рушат базовые понятия в ядерной физике. Просто это некоторая ее область, которая всегда существовала, но была не замечена в процессе развития науки: все гнались за большими мощностями. У нас и в ядерном реакторе в принципе происходит то, что называется прохождением сквозь тоннельный барьер, это все равно что карандаш просунули сквозь стенку, не нарушая стенки. Но обычно вероятность таких процессов при низкой температуре крайне мала. Однако есть особые состояния, которые называются когерентные-коррелированные состояния. Это когда частица в среднем имеет очень маленькую энергию, но резко возрастает вероятность флуктуаций энергии. В этом случае энергия частицы на короткое (но достаточное для реакции) время становится в тысячи и миллионы раз больше средней. Такие состояния сами по себе образоваться не могут. Но их можно организовать. Самое простое описание такое: частица находится в некой потенциальной яме. Если мы начинаем эту яму немножко деформировать: сжимать, разжимать, колебать, уменьшать или увеличивать размер в небольших пределах по определенным законам, то это приводит к формированию таких состояний, и при этом вероятность формирования очень больших флуктуаций энергии возрастает в миллионы раз. Мы провели многочисленные исследования возможных методов формирования этих состояний. Результаты опубликованы в десятках статей в международных физических журналах, об этом рассказывается в учебнике по квантовой механике, по которому я читаю лекции студентам. Оказалось, что эти состояния могут реализоваться не только в физических системах, но и в разных участках живой культуры, когда она растет. На короткое время возникают нестационарные потенциальные ямы на наноуровне, то есть на уровне отдельных атомов, молекул или их ансамблей. Такие наноямы возникают, например, в процессе репликации ДНК, при делении клеток, при столкновении биомолекул... Живые организмы можно представить как миллионы маленьких ядерных реакторов, которые непрерывно возникают и исчезают. В каждом таком микрореакторе с какой-то вероятностью частица получает большую энергию, ее достаточно для того, чтобы пройти сквозь кулоновский барьер и осуществить ядерную реакцию. Сделать то, для чего строят гигантские ускорители. Образно говоря, природа сама построила себе реактор, который позволяет синтезировать вещество, необходимое ей для жизни".
Наталия Нехлебова
«Огонёк», №39, стр. 30, 3 октября 2016
Философский порошок
В России открыт способ осуществления ядерного синтеза с помощью микроорганизмов. Подтверждения тому, что это научный факт, искала Наталья Нехлебова
Похоже, случилось невероятное: в России открыта и даже запатентована технология, позволяющая превращать один химический элемент в другой. Трансмутация - так это чудо называют ученые - может открыть новую главу в ядерной физике и новую перспективу в развитии экономики. ©По теме: Доклад Корниловой
Алла Корнилова с ассистентом / Фото: Дмитрий Лебедев
В деталях разбирался «Огонек».
- Когда рассказывают о превращении одного атома в другой - это, конечно, алхимия,- говорит Алла Корнилова, кандидат физико-математических наук, директор инновационного центра физического факультета МГУ,- но мы занимаемся превращением одного ядра в другое. Наверное, это алфизика. И мы научились это делать.
По словам Аллы Корниловой, она умеет превращать одни изотопы в другие. Ну, например, радиоактивные - в нерадиоактивные, то есть решая таким образом проблему ядерных отходов. А еще может получать очень редкие изотопы (1 грамм стоит десятки и сотни тысяч долларов), которые критически важны для медицины, атомной энергетики, космического приборостроения. Их промышленное производство - ресурс для процветания страны.
Алфизика творится классически: к ядру присоединяется дополнительный протон - и элемент меняется. Звучит как сказка. Предвидим первую реакцию: не верим, это лженаука! Но есть факты.
Лучше один раз увидеть
Совсем недавно, в июне, прошел научный семинар в Институте общей физики им. А.М. Прохорова РАН. Были ученые из других институтов, академики, представители Минпромторга и Росатома. Владимир Кащеев, директор научно-технологического отделения по обращению с отработанным ядерным топливом и радиоактивными отходами Высокотехнологического НИИ неорганических материалов им. академика А.А. Бочвара (это один из основных институтов госкорпорации по атомной энергии "Росатом"), заявил, что их экспертиза подтвердила действенность технологии Корниловой по дезактивации жидких ядерных отходов.
Все происходит так. В раствор радиоактивного изотопа цезия-137 (период полураспада 30 лет) добавляют особые биологические культуры. Через 14 дней концентрация радиоактивного цезия снижается на 23 процента. В аналогичных экспериментах со стабильным цезием-133 в растворе исчезает цезий и появляется барий, то есть одно вещество превращается в другое! При этом количество бария пропорционально количеству исчезнувшего цезия.
- Конечно, сначала я не поверил в это,- говорит Владимир Кащеев,- потому что нас еще в школе учили, что на пути ядерного синтеза существует кулоновский барьер, и для того чтобы прицепить положительно заряженный протон к положительно заряженному ядру, надо этот кулоновский барьер преодолеть. Для этого протон должен обладать очень высокой энергией, которую он может получить только в ускорителях или в ядерных реакторах при высоких температурах. В естественных условиях, в которых мы с вами живем, это невозможно. Поэтому большая часть научного сообщества скептически относится к реализуемости так называемых низкотемпературных ядерных реакций. Но Корнилова ознакомила нас с некоторыми экспериментальными результатами. Результаты интересные и необычные. Видя наше недоверие, она предложила нам самостоятельно повторить подобные эксперименты, поскольку они достаточно просты. Мы провели два эксперимента: со стабильным цезием-133 и с радиоактивным цезием-137, используя подготовленные группой сотрудников Корниловой биоструктуры. В обоих случаях было зафиксировано снижение со временем содержания цезия в растворах. В эксперименте со стабильным цезием в растворах зафиксировано появление и накопление со временем изначально отсутствующего бария (растворы с цезием-137 на барий не анализировались). Я готов на всех уровнях подтверждать эти результаты. И считаю целесообразным повторить эксперимент на других изотопах.
Физико-химическая общественность заволновалась, прошел семинар в Физическом институте им. П.Н. Лебедева. Потом встреча на биологическом факультете МГУ с академиком Михаилом Кирпичниковым, деканом биологического факультета МГУ, заведующим отделом биоинженерии Института биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова. Итог: биологи объявили, что планируют работать с Корниловой и повторить ее эксперименты. Затем Аллу Александровну Корнилову пригласили на прием к заместителю генерального директора "Росатома" Вячеславу Першукову...
Научная общественность и госкорпорация замерли... А как вообще на это реагировать? Признавать, что мы чего-то не понимали в ядерной физике? Выделять деньги на производство редких изотопов? "У "Росатома" пока нет официальной позиции по этому вопросу",- комментирует пресс-служба корпорации. Понятно: госпредприятие не решается вот так сразу признать то, что выглядит совершенным чародейством.
Трансмутация обыкновенная
То, что делает Корнилова, принято называть холодным ядерным синтезом при низких энергиях. Другими словами, речь идет о ядерных реакциях, которые происходят при комнатной температуре. В начале 1990-х годов государственные программы, которые финансировали исследования в этой области в разных странах мира, были прекращены после нескольких провалившихся сенсаций. У научной общественности выработалась аллергия на любые заявления об опытах по холодному ядерному синтезу.
Тем не менее ученые по всему миру продолжали исследовать ядерный синтез при низких энергиях и ежегодно собираться на конференции. Например, в прошлом году на конференции в Падуе было 500 человек. Их можно было бы счесть заигравшимися романтиками, если бы не серьезное финансирование от мировых гигантов - Airbus, Toyota, Mitsubishi, ST Microelectronics, IS Tech и других.
Так вот, именно в рамках ядерного синтеза при низких энергиях Корнилова исследует трансмутацию химических элементов. И она не единственный ученый, который работает с направлением, чье название напоминает о Хогвардсе. Этим увлечены ученые в Южно-Уральском государственном университете, в Томском политехническом институте, в некоторых ядерных центрах. И в успешных опытах она не одинока: результатов добился Георгий Шафеев, директор научного центра волновых исследований Института общей физики им. А.М. Прохорова (ИОФ). Он создал такую же реакцию, как и у Корниловой. Только ее катализатором становятся не живые организмы, а воздействие лазером на наночастицы.
- Наши эксперименты по постановке достаточно просты,- рассказывает Степан Андреев, ученый секретарь Института общей физики РАН.- Вода, в которую добавлено немножко наночастиц золота и еще небольшое количество радиоактивного цезия облучается лазерными импульсами. При этом мы обнаружили, что радиоактивность раствора цезия начинает уменьшаться: за 10 часов на 5 процентов. Для ядерной физики это колоссальная величина: увеличение скорости распада в 1200 раз! Перспективы здесь совершенно потрясающие: эксперименты доказывают возможность протекания ядерных реакций в естественных условиях. По сути, это новый раздел ядерной физики - ядерных реакций без экстремальных условий. Это дает возможность полностью пересмотреть очень многие науки, начиная с химии, заканчивая геологией, биологией.
В результаты, полученные ИОФ, тоже сначала не поверили. Год назад руководство РАН даже направило директору института академику Ивану Щербакову письмо с просьбой перестать заниматься ерундой. Звонили из Объединенного института ядерных исследований в Дубне и говорили, что готовы все опровергнуть. Приехали со своим оборудованием, заставили переделать экспериментальную установку так, чтобы это соответствовало их стандартам. И провели совместный эксперимент, который... подтвердил результаты Шафеева. После этого Щербаков и собрал в своем институте конференцию, где проверенные результаты, полученные Корниловой и учеными из ИОФ, были представлены научной общественности.
- Для всех потрясение, что институт Бочвара подтвердил мою работу,- говорит Алла Александровна.
По словам Кащеева, предлагаемые альтернативные методы трансмутации отличаются от технологии, предлагаемой Корниловой, тем, что их реализация сопряжена с использованием сложного оборудования. "Для того чтобы проверить результаты этих экспериментов, нужны определенные условия,- говорит он.- Метод Корниловой легковоспроизводим, стоимость использующихся биоструктур ничтожна. Предлагаемый Корниловой метод воздействия на жидкие среды может реализовываться в полевых условиях. Например, засушенную биологическую структуру, пригодную к использованию в течение нескольких лет, можно применить, скажем, для очистки какого-то зараженного радиоактивными продуктами водоема (что актуально, например, для ликвидации последствий аварии на "Фукусиме"). Безусловно, результаты имеют определенную важность для задач "Росатома".
Поясним, о чем говорит ученый: проблема с жидкими радиоактивными отходами актуальна для всего мира. Во Франции действует 58 реакторов, в США - 100, в России - 34. На "Фукусиме" зараженная океанская вода залита в тысячи цистерн, и, по существующим представлениям, только через 200 лет ее можно будет вернуть в океан...
Чудо в колбе
Алла Александровна показывает три небольшие колбочки, в них и есть ее "философский порошок". На вид маленькие сухие палочки - черные, зеленые и порошок цвета хаки. Это называется ассоциации бактерий, именно они запускают процесс преобразования.
Доказательством своей технологии Корнилова занимается 25 лет. За это время совершенствовался состав живых культур. Сейчас это 3 тысячи микроорганизмов. Живое создает динамичную среду, меняющиеся условия, которые и "порождают" ядерный синтез с получением изотопа, необходимого ассоциации бактерий для того, чтобы выжить.
Впрочем, сначала Корнилову интересовали не бактерии, а принцип. Лаборатория ядерной физики твердого тела, в которой она работала, занималась эффектами Мессбауэра. Нобелевский лауреат Рудольф Мессбауэр разработал метод, который позволяет с величайшей точностью обнаружить ядра редкого изотопа железа-57. "Я придумала опыт: если создать некую реакцию ядерного синтеза, которая будет завершаться получением этого редкого изотопа, то у меня есть инструмент, совершенно точно его определяющий. Что мне надо сделать? Обычное железо - это распространенный элемент железо-56. 56 - значит, у него в ядре 56 нуклонов. Железо-57 тяжелее на один нейтрон. Как мне его получить? В таблице Менделеева перед 56-м железом находится элемент марганец-55. Если я каким-то образом к ядру марганца-55 добавлю один протон и один нейтрон - это будет железо-57. И если я проведу такую реакцию и обнаружу железо-57, то это будет ядерный синтез при низких энергиях. Если природа это позволяет".
На старте Корнилова работала с неживой природой - полимерными мембранами. Но процесс оказался неуправляемым. Тогда пришло решение заняться опытами с живыми культурами. В эксперименте участвовали два жизнеугнетающих фактора - марганец и дейтерий (тяжелая вода). Ядра дейтерия состоят из одного протона и нейтрона. Именно они должны были присоединиться к ядрам марганца и дать новый изотоп. На помощь пришли коллеги: лаборатория Корниловой активно работала с Институтом эпидемиологии и микробиологии им. Н.Ф. Гамалеи. В частности, с Игорем Соболенко, который занимался вопросами стерилизации медицинского оборудования и был прекрасно знаком с микроорганизмами, отказывающимися умирать в самых непростых условиях. Он-то и помог понять, как заставить культуру расти с марганцем в дейтерированной воде.
- Культура усваивает марганец и сама производит железо, потому что оно необходимо ей для жизни,- рассказывает Корнилова,- тут связь такая: живой культуре нужен кислород, но ей также необходимо что-то, что его подхватит и принесет на нужное место в органической молекуле. Это и есть железо, которое создаст возможность осуществления окислительно-восстановительной реакции. Дальше все просто: в среде, куда мы помещаем культуру, нет никакого железа, в условиях марганца и дейтерия она очень плохо растет, ей не хватает кислорода. И, чтобы выжить, она начинает делать невероятное: объединять эти два изотопа - дейтерий и марганец. Почему она это делает? Это последний вариант выжить. Мы ее душим двумя факторами, и она создает железо, которое может принести ей кислород, а кислород позволит ей развиваться. Для этого культура и делает невозможное - реакцию ядерного синтеза: два ядра объединяются. Жизнь - это способ получения новых ядер, которые необходимы данной культуре для роста.
Живые культуры в своих экспериментах Корнилова использовала стандартные, чтобы эксперимент можно было повторять в других лабораториях. Любой удавшийся опыт необходимо многократно повторить. И этим должны заниматься независимые лаборатории. Микробиологи в разных институтах повторили опыт Корниловой темным методом: они не знали, что должно получиться. Почвенный институт РАН, Институт биохимии Баха и лаборатория микробиологии на биологическом факультете МГУ - все провели многочисленные опыты, где к каждой пробирке прилагалось три контрольных. Всего получилось около 500 повторений.
- Цель была одна - проверить, действительно ли это является законом природы,- поясняет Корнилова и показывает десятки толстенных лабораторных журналов с записями результатов.
Тернистый путь
В 1996 году Корнилова зарегистрировала патент "Способ получения стабильных изотопов за счет ядерной трансмутации типа низкотемпературного ядерного синтеза элементов в микробиологических культурах". Но сенсации не получилось: холодный синтез в научном мире считался лженаукой. "Мы не обижались, что на нас не обращают внимание,- говорит Корнилова,- это нормально. Мы все-таки работали, нас приглашали на конференции, нами заинтересовалась швейцарско-немецкая научная ассоциация. Нас приглашали работать в ядерный центр Фраскати в Италию. Но в итоге мы остались здесь".
Потом технология Корниловой попала в книгу "Способы получения изотопов", где среди описанных четырех методов оказался и ее. В 1996 году, в год 10-летия Чернобыля, ученый-теоретик, который работал с Корниловой, профессор, заведующий кафедрой математики и теоретической радиофизики радиофизического факультета Киевского национального университета им. Тараса Шевченко Владимир Высоцкий обратился в Институт ядерной физики в Киеве с предложением попробовать провести эксперимент на жидких радиоактивных отходах. Два специалиста института ставили опыты в лаборатории "Укрытие" в Чернобыле. По словам Корниловой, эти опыты показали, что 30 лет периода полураспада радиоактивного цезия свелись к... 250-300 дням, то есть реакция как бы ускорилась в 30-35 раз!
- Нам нужно было показать,- говорит Алла Александровна,- что помимо задачи получения новых изотопов и проведения реакции ядерного синтеза возможно решить важную проблему, которая волнует все человечество. Мы обратились к проблеме утилизации жидких радиоактивных отходов. Теоретически мы знали, что радиоактивность будет уменьшаться. Но мы не могли провести эти исследования, потому что работы с открытой радиоактивностью можно вести только в специальных лабораториях. Мы поставили себе задачу сделать такую работу руками специалистов в чужой лаборатории. И эта работа завершилась положительно.
Увы, и после этого мир не схватился за эту технологию, ее не стали повторять в разных институтах мира. У скептиков по отношению к сенсационным результатам 1996 года была простая отговорка: как этому можно верить?
Но именно такой эксперимент через 20 лет - в апреле 2016 года - подтвердил НИИ неорганических материалов им. академика А.А. Бочвара. Исследовательский институт крупнейшей госкорпорации страны. Результат - положительный. И опять тот же вопрос: как такое возможно?
Алла Александровна не скрывает: основной секрет в том, что для работы с определенным изотопом она соответствующим образом готовит свой "философский порошок" - ассоциации микроорганизмов. "Например, в радиоактивной среде из 3 тысяч микроэлементов остается только тысяча. Две тысячи сразу погибают. И остальная тысяча получает питательную среду - органические отходы от своих собратьев. Есть некоторые хитринки, чтобы направить жизнеобеспечение той или иной культуры или совокупности культур на то, чтобы они для определенных задач использовали какой-то микроэлемент".
После аварии на "Фукусиме" Корнилова провела эксперименты с морской водой, результаты опубликовала. Создала даже заготовки - пакеты с засушенной культурой и необходимым количеством специальных солей. Этот комплект может очищать зараженную морскую воду на "Фукусиме".
Где пропишется холодный синтез
По словам Корниловой, ее работами сегодня интересуются в Америке, Италии, во Франции. В Индии опыт с железом-57 успешно повторили в институте в Ченнае. Массачусетский технологический институт оценил ее патент в 2 млрд долларов и будет организовывать проверку патента. Алла Александровна активно сотрудничает с профессором Питером Хагелстайном, который создал первый американский рентгеновский лазер и тоже занимается холодным синтезом.
- Если я и буду работать с американцами, то именно с ним,- говорит Корнилова.- Мне очень хорошо в России, со мной рядом профессионалы. Но у Массачусетского института технологий огромные возможности. Он в рейтинге университетов на первом месте. Там работают нобелевские лауреаты. Но что я должна там делать? Повторить то, что я уже сделала? А тут Владимир Кащеев мне предложил заняться всем спектром проблемных радионуклидов в отработанном ядерном топливе. Это же интересно... А там, в Америке, деньги зарабатывать? Много ли человеку нужно денег?
Вопрос напрашивался, и я его задала: а на какие деньги Корнилова проводила свои эксперименты? Вот ответ: у нее есть больше десятка патентов по получению гиалуроновой кислоты, в частности на создание ранозаживляющих салфеток с этой кислотой. Во время войны в Чечне этими салфетками очень заинтересовались силовые структуры. За патент Корнилова получила 18 тысяч долларов, на которые и вела эксперименты с изотопами.
В науке, чтобы какое-то явление было признано, оно должно наблюдаться в многочисленных независимых группах, должна быть очень большая статистика наблюдений. Такой фундаментальной базы у метода Корниловой пока нет. Так что это естественно - сомневаться. На одной чаше весов "ну не бывает же так!", а на другой - потенциально прорывная технология, подтвержденная несколькими учеными, которая может очень многое дать стране. И как поступить?
Да хотя бы по прецеденту: в 2013 году "Росатом" и "Роснано" вложили огромную сумму в американскую компанию Tri Alpha Energy, которая занимается разработкой термоядерных энергетических технологий, но их массовое применение и окупаемость под большим вопросом. Чтобы проверить работу Корниловой, таких грандиозных затрат не требуется. Так почему бы не проверить?
_______
Полоний в розницу / Детали
Охотники поторговать потенциально прорывной технологией уже нашлись - в Казани
В июле этого года в Женеве состоялась пресс-конференция, на которой ученые из Казани (так они были представлены) Виктор Курашов и Тамара Сахно объясняли публике, что с помощью "бактерий из руды, содержащей природный уран-238, можно получить множество известных ценных и особо ценных изотопов". Гости упирали на то, что в два счета могут произвести радиоактивные уран-233, уран-235, плутоний-239 и полоний - основные составляющие не только ядерных электростанций, но и ядерного оружия. "Маленькая лаборатория дает столько, сколько вся ядерная индустрия США или России",- говорил Курашов. В конце презентации авторы чудесной технологии скромно попросили 3-5 млн долларов на исследования.
Эти люди неизвестны в научной среде, но "Огонек" их нашел - по скайпу, в Казани (миллионов, судя по всему, им пока добыть не удалось). Они рассказывают, что многие годы "работали для нефтехимии". На просьбу объяснить суть своего изобретения отвечают, что "как это точно происходит, мы не скажем". На вопрос, как было сделано открытие, Курашов отвечает: "мозг у белого человека так работает - он ставит себе задачу и выполняет".
Судя по представляемым Курашовым и Сахно документам, в мае 2014 года на них зарегистрирован патент "Микробиологический способ трансмутации химических элементов и превращения изотопов химических элементов". По словам экспертов, правда, патент представляет собой цитаты из учебника по ядерной физике.
_______
Область чудес / Опрос
"Огонек" спросил у читателей, что для них значит алхимия
Алхимия - это...
___Источник: kommersant.ru/poll/results, vk.com/kmrsogoniok, дата проведения - с 22 по 29 сентября 2016 года, в опросе приняли участие 7809 человек
_______
От лженауки - к теории? / Экспертиза
Ученые о холодном ядерном синтезе
Александр Скринский, доктор физико-математических наук, академик РАН, научный руководитель Института ядерной физики им. Г.И. Будкера:
"Холодный синтез - это лженаука. То, что происходило до сих пор, можно называть по-разному: мошенничеством, ошибками или просто рассуждениями. Это старая-старая история, связанная с использованием слова "холодный", вместо того чтобы объяснять, что за явления наблюдаются".
Владимир Андреев, старший научный сотрудник Физического института им. П.Н. Лебедева:
"Это все надо очень аккуратно проверять. У физиков отношение к холодному синтезу, как правило, негативное. Есть люди, которые думают, что это возможно. Я думаю, что это невозможно. Раньше, как правило, все эксперименты по холодному синтезу с положительным результатом просто были ошибочно поставлены. Но в Институте общей физики более серьезная команда. В такого рода вещах торопиться нельзя, все нужно проверять неоднократно".
Валерий Рубаков, физик-теоретик, специалист в области квантовой теории поля, физики элементарных частиц и космологии, академик РАН, доктор физико-математических наук:
"Скажем так: сейчас отношение к холодному ядерному синтезу без энтузиазма, но вполне терпимое. Если говорить о работе Корниловой, я не экспериментатор, я теоретик, и то, что говорят экспериментаторы, я должен принимать на веру. Должен быть экспериментатор, который посмотрит их установку, который разберется в деталях эксперимента и скажет, что все достаточно чисто, аккуратно и квалифицированно сделано".
Степан Андреев, ученый секретарь Института общей физики РАН:
"Холодный синтез - это неправильная формулировка. Она ошибочная. Холодного синтеза нет. Правильно сказать: это ядерные реакции, которые происходят при комнатных температурах. Есть множество различных теоретических объяснений этих процессов. В книге, которую написали Высоцкий и Корнилова, предложено одно из объяснений. На мой взгляд, до определенного уровня оно очень даже неплохое. Но мне кажется, что это составная часть будущей общей теории. Их теория объясняет начальную стадию этого процесса. Как ядра могут вступить в реакцию, но как, собственно, эта реакция происходит, чем это отличается от обычных ядерных реакций, нет. Мне работа Корниловой нравится прежде всего тем подходом, который Алла Александровна решила применить. Она решила, что природа знает сама, как это делать, нужно только помочь ей".
Теории не противоречит?
Мнение ©
Сама природа создала ядерные мини-реакторы
Свое теоретическое обоснование эффектов Корниловой "Огоньку" изложил профессор, завкафедрой математики и теоретической радиофизики факультета радиофизики, электроники и компьютерных систем Киевского национального университета имени Тараса Шевченко Владимир Высоцкий. По его словам, эксперименты Корниловой вполне объясняются в рамках традиционной квантовой механики. В частности, теми моделями, которые были доказаны еще в начале 30-х годов Говардом Робертсоном и Эрвином Шредингером.
"Все знают, насколько сложно строительство циклотронов, ускорителей,- говорит Высоцкий.- А тут в живой культуре те же самые эффекты. Но они не рушат базовые понятия в ядерной физике. Просто это некоторая ее область, которая всегда существовала, но была не замечена в процессе развития науки: все гнались за большими мощностями. У нас и в ядерном реакторе в принципе происходит то, что называется прохождением сквозь тоннельный барьер, это все равно что карандаш просунули сквозь стенку, не нарушая стенки. Но обычно вероятность таких процессов при низкой температуре крайне мала. Однако есть особые состояния, которые называются когерентные-коррелированные состояния. Это когда частица в среднем имеет очень маленькую энергию, но резко возрастает вероятность флуктуаций энергии. В этом случае энергия частицы на короткое (но достаточное для реакции) время становится в тысячи и миллионы раз больше средней. Такие состояния сами по себе образоваться не могут. Но их можно организовать. Самое простое описание такое: частица находится в некой потенциальной яме. Если мы начинаем эту яму немножко деформировать: сжимать, разжимать, колебать, уменьшать или увеличивать размер в небольших пределах по определенным законам, то это приводит к формированию таких состояний, и при этом вероятность формирования очень больших флуктуаций энергии возрастает в миллионы раз. Мы провели многочисленные исследования возможных методов формирования этих состояний. Результаты опубликованы в десятках статей в международных физических журналах, об этом рассказывается в учебнике по квантовой механике, по которому я читаю лекции студентам. Оказалось, что эти состояния могут реализоваться не только в физических системах, но и в разных участках живой культуры, когда она растет. На короткое время возникают нестационарные потенциальные ямы на наноуровне, то есть на уровне отдельных атомов, молекул или их ансамблей. Такие наноямы возникают, например, в процессе репликации ДНК, при делении клеток, при столкновении биомолекул... Живые организмы можно представить как миллионы маленьких ядерных реакторов, которые непрерывно возникают и исчезают. В каждом таком микрореакторе с какой-то вероятностью частица получает большую энергию, ее достаточно для того, чтобы пройти сквозь кулоновский барьер и осуществить ядерную реакцию. Сделать то, для чего строят гигантские ускорители. Образно говоря, природа сама построила себе реактор, который позволяет синтезировать вещество, необходимое ей для жизни".
Наталия Нехлебова
«Огонёк», №39, стр. 30, 3 октября 2016