Neutrinovoltaic электрогенерация - ток через колебания атомов графена

Почему научное сообщество разделилось во мнениях о работоспособности бестопливной технологии электрогенерации Neutrinovoltaic, разработанной под руководством научного руководителя и президента группы компаний Neutrino Energy, математика Holger Thorsten Schubart?

Проблема заключается не только и не столько в доказательной базе, публикуемой Neutrino Energy, но и в очень незначительном количестве учёных, проводящих исследования в области графеновой электрогенерации. Как правило, рецензорами публикаций выступают физики, приводящие аргумент, что для регистрации отдельных нейтрино приходится строить огромные «ловушки». Для регистриции даже единичных нейтрино строятся массивные детекторы (например, с тысячами кубометров воды или сцинтиллятора). Предположение о том, что можно эффективно «ловить» нейтрино с эффективностью, на порядки превышающей возможности современных детекторов, многие считают нереалистичным. Академик Бруно Понтекорво приводил пример: чтобы ослабить поток нейтрино от Солнца в 2 раза, пришлось бы забить свинцом всю Солнечную систему. В детекторе Борексино на 100 тонн жидкого сцинтиллятора регистрируются менее 200 нейтринных событий в день, что демонстрирует крайне низкую частоту взаимодействий. Нейтрино обладают высокой проникающей способностью и практически беспрепятственно проходят через материю, включая Землю. Это означает, что вероятность их взаимодействия с материалом детектора или генератора крайне мала.

В данной статье мы постараемся привести аргументы, разъясняющие ошибочность приводимых оппонентами аргументов.

Все аргументы оппонентов приводятся только относительно взаимодействия нейтрино в веществом. И это является серьёзной ошибкой. Принцип работы Neutrinovoltaic технологии не сводится к «улавливанию» нейтрино в прямом смысле. Ключевой механизм — преобразование энергии частиц невидимого спектра излучений (включая нейтрино) в электрический ток через возбуждение колебаний (графеновые волны) атомов графена.

В ряде статей, опубликованных как в России, так и в мировых средствах массовой информации, приводился перечень излучений невидимого спектра, влияющих на генерируюмую мощность, а именно:

• Солнечные и атмосферные нейтрино. Нейтрино рождаются в термоядерных реакциях на Солнце, атмосферных процессах, таких как распад пионов и мюонов, а также в сверхновых и других космических объектах. У поверхности Земли плотность потока солнечных нейтрино составляет около 6.5·10^10 нейтрино/см^2. В эксперименте COHERENT-2017 было подтверждено, что нейтрино упруго рассеиваются на ядрах, передавая им импульс с энергией E_r ≈ эВ-кэВ, которая зависит от массы ядра и энергии нейтрино. Вероятность детектировани одного нейтрино крайне мала (σ_ν​ ⁓ 10^{-44} см^2, поэтому одиночные события нерегистрируемы. Однако, несмотря на низкую энергию одного взаимодействия, суммарный эффект благодаря огромному потоку значителен.

• Космические мюоны. Мюоны образуются в верхних слоях атмосферы в результате столкновений космических лучей с ядрами атомов. На уровне моря их плотность составляет примерно 1 мюон/(см^2·мин). Это означает, что через 1 см^2 площади проходит около 1 мюона. Через тело человека (площадью ⁓2 м^2 = 2·10^4 см^2) за минуту проходит ⁓ 2·10^4 см^2 мюонов, т. е. около 330 мюонов/сек. Мюоны теряют энергию в процессе ионизации вещества, создавая вторичные электроны и фононы, которые могут генерировать электрический ток. Стабильность потока: в отличие от солнечного излучения, интенсивность потока мюонов слабо изменяется со временем.

• Окружающие электромагнитные поля. Электромагнитные поля могут быть как естественными (ионосферные резонансы, атмосферные разряды), так и техногенными (электронные устройства, сети передачи энергии). Частота колебаний варьируется от кГц (атмосферные шумы) до ГГц (радиоволны). В наноматериалах, таких как графен и легированный кремний, переменные поля индуцируют токи смещения и вихревые токи, которые можно использовать с помощью резонансных структур.

• Тепловые колебания кристаллической решетки. При температурах выше абсолютного нуля атомы в кристаллической решетке совершают колебания, амплитуда которых зависит от температуры и силы межатомных связей. Энергия фононов: в типичных материалах при комнатной температуре энергия фононов составляет около 25 мэВ. В гетероструктурах, таких как графен/кремний, тепловые фононы вызывают различные электрические эффекты, включая пьезоэлектрический, трибоэлектрический, флексоэлектрический и термоэлектрический, что дополняет другие методы генерации энергии.

Neutrinovoltaic технология не зависит только от воздействия нейтрино на многослойный материал, состоящий из чередующихся слоёв графена и легированного кремния. Ни одно отдельное взаимодействие в технологии Neutrinovoltaic электрогенерации не играет решающей роли. Работа системы основана на параллельном суммировании множества независимых событий. Миллиарды слабых взаимодействий складываются в макроскопический и измеримый электрический ток. Это принцип, аналогичный тому, что используется в полупроводниковых устройствах, обеспечивая их стабильную работу, несмотря на микроскопический шум. Только кумулятивный результат миллиардов событий формирует сигнал, превышающий порог обнаружения.

Neutrinovoltaic технология использует коллективное поведение частиц по тем же принципам, что и полупроводники, лазеры или термоэлектрические генераторы. Её работоспособность основана не на силе отдельных взаимодействий, а на статической предсказуемости массовых процессов. Это делает её жизнеспособной, несмотря на микроскопическую слабость каждого события.

Несмотря на сомнения научных оппонентов, учёные группы компаний Neutrino Energy совместно со сторонниками из Германии, Китая, Индии, Южной Кореи, России продолжают продвигать проект, который в настоящее время находится на стадии масштабного производства.

Авторы: Румянцев Л.К., к.т.н., Holger Trorsten Schubart, д.э.н.