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LENR COULD SUPPLANT FOSSIL FUELS
低能核反應可以替代化石燃料

氣候面臨的嚴峻形勢對能源的使用提出了新要求：比化石燃料更為便宜，可以抵御惡劣的天氣和自然災害，在燃料投入和污染排放方面符合可持續性的需求。低能核反應能否滿足以上需求呢？這種能源來源于名聲不太好的領域，人們對所用的技術也不甚了解。答案是可以。

1989年，科學家斯坦利·龐斯（Stanley Pons）和馬丁·弗萊施曼（Martin Fleischmann）意外地發現了被稱為“冷聚變”的核反應。這種核反應能釋放出大量能量，但輻射極小。許多大型航空公司、汽車生產商和初創公司正暗中加大對低能核反應的研究。許多國家的實驗室也有類似的研究計劃，但在投入上沒有前者那么多。近年來，許多科研團隊已經通過不同的方法觀測到了這種反應，生成這種反應的模式也逐漸成形，相關實驗的可重復性很高，也更具多樣性，成功率也很高，釋放的能量也越來越高。低能核反應的過程既不需要成本高昂或有毒的原材料，也無須經過此類實驗步驟。也許，這就是我們繼化石燃料之后期待已久的新選擇。低能核反應所用的原材料不在各國政府的限制之列，這有利用其快速投入商業運用。

熱核聚變反應的慣性思維導致我們一開始就錯了。麻省理工學院在早期倉促進行的重復性實驗失敗了，原因是該熱核聚變實驗只釋放熱量，并未生成高能量的中子。起初，我們并不了解該反應所需的條件，許多嘗試都未能達到燃料裝載和點火能量的要求。即使滿足了基本條件，仍然存在一些問題，比如由于原材料存在納米級別的功能差異而使反應無法重現。在用盡第一批“幸運之鈀”之后，龐斯和弗萊施曼也無法重現之前已經成功的實驗。不過，現在我們已經掌握了能夠克服材料缺陷、產生所需的高能量的方法。

在許多有關低能核反應的實驗中，所釋放的熱量已顯著超過所有已知和可能的化學反應。實驗的能量層級也從毫瓦上升到數百瓦。與產生的能量一樣，實驗過程中產生的灰燼也得到了確認和量化。在實驗中，研究人員還觀測到了高能輻射，這與熱核聚變反應中的輻射完全不同。斯坦福國際研究院（SRI International）的邁克爾·麥克庫布雷（Michael McKubre）通過分析過去的數據發現了低能核反應所需的條件。為了實現能夠釋放大量熱量的低能核反應，金屬晶格必須載入大量氫的同位素，并被勵磁系統激發至非常不穩定的狀態。此外，在已經成功了的實驗中，他們還發現了高質子通量和晶格原子的電遷移。

1955年，梅爾文·邁爾斯（Melvin Miles）在美國海軍航空武器站進行的實驗定量分析了低能核反應的生成物。該反應釋放的氦-4和熱量與熱核聚變反應釋放的一樣多，而釋放的中子和伽馬射線比預計的要低6個數量級。

有效的勵磁系統包括熱、壓力、雙激光、大電流或者重疊沖擊波。為了滿足低能核反應所需的條件，實驗人員需要對原材料進行處理以形成匯聚能量的縫隙，包括孔、裂紋和雜質等，同時還需要增大反應表面積。產生高質子通量和電子束也是實驗成功的必要條件之一。鎳、鈀等固態過渡金屬可以作為反應的載體。反應灰燼中的大量證據表明，反應堆中的金屬同位素的質量有所增加，它們似乎產生于中子累積。灰燼中氘和氚的含量也增多了，每次在實驗中觀測到的氚的濃度并不相同。此外，研究人員還在反應中檢測到了少量的X射線，以及其他核粒子運動產生的軌跡。

從化學角度看，低能核反應與核聚變反應類似。這一判斷基于反應原材料中的氫、反應產生的氦-4和嬗變(9)產物。而從等離子物理學的角度看，低能核反應與核聚變反應完全不同，因為兩者的放射性強度相差太遠。無論采取哪種方式，將氫轉變為氦都會釋放出大量熱量。低能核反應不是零點能量（zero-point energy）或永動機，關鍵問題是，其能量能否以可承受的成本釋放。

等離子物理學家對高溫熱核聚變反應了如指掌。等離子的相互作用只涉及很少的運動部件，對環境的要求也不高，因此它的影響為零。與此相對，對低溫低能核反應機制進行建模涉及上百萬處于非平衡態離子的系統的固態量子力學。在低能核反應模型中，納米級的粒子加速器是必不可少的。該反應還需要可以發射X射線的智能設備或高溫超／半導體。

關于低能核反應，還有很多問題需要解答。那么，匯聚多大的能量等級才能觸發低能核反應呢？反應機制是怎樣的？所產生的兆電子伏特級別的能量如何在不產生明顯的高能粒子的前提下產生熱量？麻省理工學院教授彼得·哈格爾斯坦（Peter Hagelstein）致力于研究損耗自旋玻色子模型（Lossy Spin Boson Model）已經有很多年了，他正在努力解答這些問題。

布里淵能源公司（Brillouin Energy）CEO羅伯特·戈德（Robert Godes）提出了一種與觀測結果相匹配的理論，并提出了一種實現方法，那就是受控的電子捕獲反應。金屬基質中的質子在高溫和高壓下被禁錮于不到一埃米（10-10米）的范圍內，質子可以捕獲電子變為保持靜止的超低溫中子，這使另一個質子可通過隧道效應與之相結合，產生氘并釋放熱量。中子累積可分別產生氘、氚和氫-4。氫-4是新生物質，它們會在30毫秒左右通過β衰變為氦-4。每生成一個氦-4原子，將釋放27兆電子伏特的熱量。

質子-電子捕獲反應在太陽中很常見。美國太平洋西北國家實驗室（Pacific Northwest National Laboratory，簡稱PNNL）的超級計算機通過模擬預測出了這一點。這種反應是自由中子β衰變的逆反應，而自由中子β衰變需要從周圍吸收大量的熱量，約為780千電子伏特。

裂變專家期望高溫中子可以破壞易裂變原子。不過，低能核反應反向進行了這一過程：超低溫中子（無法由中子探測器探測到，但很容易通過同位素的變化來確認）成為氫原子的靶標。這樣便能通過化學方法產生氦，也就不需要克服庫侖力，而且不需要也不會生成放射性元素。

低能核反應的準確原理尚處于討論階段，目前還沒有得出具有普遍說服力的解釋。這種反應產生的能量還不能保持在具有商業利用價值的水平上，而且相比于許多其他方法，這種反應產生的熱量較少。在地質學成為系統科學之前，黃金的開采一度靠運氣，之后我們才具備相關技術來預測金礦的位置。與此類似，偶然的成功逐漸加深了我們對低能核反應的理解，只有通過不斷地確定或者否定候選理論，我們才能準確地解釋整個機制。由于科學資助機構的過度保守，我們目前被迫依靠創業熱情而非遵從科學規律來研究低能核反應；而且，在有效專注于發現正確理論這件事情上，各方的努力還不夠一致。雖然合作能更好地解決問題，但這不是行事隱秘的企業所擅長的。

美國能源部、企業和五角大樓均不重視低能核反應，這實在令人不解，不過這遠沒有原子能的發展史那樣離奇。如果不是美國海軍的海曼·里科弗（Hyman Rickover）和他在美國國會工作的朋友的努力，用于潛艇和發電的核裂變技術可能永遠不會出現。雖然私營企業將會在沒有政府支持的情況下在這方面取得進展，但令人感到不幸的是，如果真是這樣，我們就不能通過《科學》雜志來了解最新進展了。