В настоящее время чётко прослеживается смещение фокуса от экологической тематики и развития научных разработок, направленных на предотвращение климатической катастрофы, хотя глобальное изменение климата приводит к ещё большим человеческим потерям, чем вооруженные конфликты.
Между тем учёные всего мира серьезно обеспокоены будущим Планеты и пытаются привлечь внимание к глобальным климатическим изменениям, которые проявляются всё более отчётливо в последнее время. Мировым лидерам необходимо обратить внимание на множество различных показателей: от роста населения и потребления энергии до ежегодных экономических потерь от экстремальных погодных явлений и волн климатической миграции. По мнению ученых только комплексными мерами можно предотвратить планетарный кризис.
В этом плане наиболее пристальное внимание уделяется области энергетики, которая является основой любой цивилизации. Принимая во внимания полученные научные знания, сегодня уже не подвергается сомнению утверждение о том, что в окружающем нас пространстве содержится много энергии. Задача учёных — научиться извлекать эту энергию и предоставить технологию для реализации подобной задачи, а промышленность, в свою очередь, должна освоить производство оборудования для этих целей.
Лет пять-шесть назад в прессе впервые появилась информация о разработке технологии, которая позволяет «собирать» энергию из окружающего пространства 24 часа в сутки, независимо от погодных условий. Эта технология получила название Neutrinovoltaic, так как одним из факторов, обеспечивающим выработку электроэнергии, по мнению учёных является воздействие нейтрино на изобретённый сверхтвердый наноматериал, т.е. характеризует принцип генерирования электроэнергии. Данные исследования проводились в Германии под руководством немецкого учёного, математика Holger Thorsten Schubart.
«Кинетическая энергия космических нейтрино в многослойном наноматериале, созданном нашим коллективом учёных, конвертируется в постоянный электрический ток», — заявил Holger Thorsten Schubart, президент холдинга Neutrino Energy Group ещё до присуждения Нобелевской премии по физике за 2015 год Такааки Кадзите (Takaaki Kajita) и Артуру Макдональду (Arthur B. McDonald) — руководителям двух экспериментальных групп, Super-Kamiokande и SNO, изучающих свойства нейтрино. Их работы убедительно доказали, что три известных сегодня сорта нейтрино способны осциллировать, самопроизвольно превращаться на лету друг в друга. Рождаться в реакциях с элементарными частицами могут нейтрино определенного сорта, а распространяться в пространстве могут нейтрино определенной массы. Именно доказательство наличия массы, а значит и энергии, является ключевым аргументом теоретической возможности конвертировать кинетическую энергию нейтрино в электрический ток.
В это было сложно поверить, поскольку до 2015 года утверждалось, что у нейтрино нет массы. Утверждение Holger Thorsten Schubart с коллегами воспринималось, как ненаучные фантазии, хотя экспериментальные данные, показывающие генерацию электроэнергии при использовании созданного наноматериала, никто из влиятельных учёных в мире не решился поставить под сомнение. Однако до сих пор многие из оппонентов утверждают, что что нейтрино не взаимодействует с материалами и прошивает их, как и саму Землю, насквозь, а генерацию электроэнергии объясняют как процесс воздействия различных электромагнитных «наводок» от окружающих полей излучений невидимого спектра.
Слева — Holger Thorsten Schubart, справа — Артур Макдональд
Утверждение Holger Thorsten Schubart о том, что такое взаимодействие с наноматериалом из чередующихся слоёв графена и легированного кремния хоть и крайне минимальной доли от общего потока 60 млрд. частиц нейтрино через 1 см2 земной поверхности за 1 сек всё же присутствует, в основном отвергалось, хотя и собственные и независимые эксперименты в клетке Фарадея в бетонном бункере на глубине 30 м под землёй четко фиксировали генерацию тока. Объективно следует отметить, что результаты работы коллектива учёных во главе с Holger Thorsten Schubart базируются на собственных экспериментальных данных и использовании данных фундаментальных исследований, проводимых крупными научными исследовательскими центрами и при поддержке государства.
При этом и широкомасштабные фундаментальные исследования в области нейтрино показывают сенсационные результаты, подтверждающие базовые положения разработчиков технологии Neutrinovoltaic: исследователи из большой международной команды, участвующей в эксперименте Coherent в Ок-Риджской национальной лаборатории (США), обнаружили, что нейтрино низкой энергии участвуют в слабом взаимодействии с ядрами аргона. Этот процесс получил название когерентное упругое нейтрино-ядерное рассеяние (CEvNS). Так участник проекта Coherent начальник лаборатории Института теоретической и экспериментальной физики, сотрудник Национального исследовательского ядерного университета МИФИ, к.ф-м.н Д.Ю. Акимов в интервью отметил, — «Чем больше энергия нейтрино, тем больший импульс оно может передать ядру в результате взаимодействия. Поэтому условие когерентности выполняется только для сравнительно низких энергий — для тяжелых ядер с атомным номером больше ста эта энергия не превышает пятидесяти мегаэлектронвольт.»
Упрощенная схема когерентного упругого рассеяния нейтрино на тяжелых ядрах. D. Akimov et. al. / Science
Нейтрино, подобно теннисному шарику, налетающему на шар для боулинга, «ударяется» о большое и тяжёлое ядро атома и передаёт ему крошечное количество энергии. В результате ядро почти незаметно отскакивает. Поскольку нейтрино являются электрически нейтральными и очень слабо взаимодействуют с веществом, для наблюдения этого взаимодействия потребовалось развить детекторные технологии. Кроме того, очень важные результаты исследований были опубликованы в 2017 году в журнале Science, в котором сотрудники Coherent предоставили первое доказательство возможности подобного процесса. В том случае нейтрино взаимодействовало с более крупными и тяжёлыми ядрами цезия и йода. Их отдача была меньше, чем у ядер аргона, что не позволило тогда окончательно решить вопрос. В коллаборации Coherent принимают участие 80 человек из 19 учреждений четырёх стран, в том числе и из России (ИТЭФ имени А.И. Алиханова (НЦ «Курчатовский институт»), Университет МИФИ и МФТИ).
Аналогичную модель взаимодействия нейтрино с атомами графена можно принять в качестве теоретического обоснования схемы конвертации энергии нейтрино в постоянный электрический ток, происходящий в многослойном наноматериале, созданном Holger Thorsten Schubart с группой учёных. Кристаллическая решётка графена представляет собой плоскость, состоящую из шестиугольных ячеек, то есть, является двумерной гексагональной кристаллической решёткой. По этой причине нейтрино, ударяясь в ядра атомов графена, вызывают появление «графеновых волн», частота и амплитуда которых зависит от воздействия частиц окружающих полей излучений, космических нейтрино и теплового броуновского движения атомов графена. Графеновые колебательные волны переходят в резонанс, в результате чего электроны снимаются на поверхности слоёв из кремния в виде электрического тока. Neutrinovoltaic технология электрогенерации имеет отдалённое сходство с работой солнечных панелей, но и существенное отличие:
- Neutrinovoltaic источники генерируют электроэнергию в полной темноте;
- Электрогенерирующие пластины размещаются «стопкой», как пачка писчей бумаги, что позволяет выпускать широкую их номенклатуру с различными мощностными характеристиками и геометрическими размерами и экономить площади, необходимые для размещения солнечных панелей.
Внедрение на практике технологии Neutrinovoltaic и её прикладное использование — это реалистичный и научно доказанный путь к обеспечению растущих потребностей в электроэнергии в мире. При этом особенно важно учесть, что сегодня мы говорим не о фантастике, а об инновационном открытии и новом решающем шаге научно-технического прогресса. Уже в конце 2023-начале 2024 года начнётся лицензионный выпуск источников электроэнергии Neutrino Power Cube нетто мощностью 5-6 кВт.
Метки: Holger Thorsten Schubart, Neutrino Energy Group, Neutrino Power Cube, Neutrinovoltaic, альтернативная энергетика
