В последние годы активизировались исследовательские работы по изучению частиц нейтрино и их возможного взаимодействия с веществами. До недавнего времени считалось, что нейтрино не имеют массы и не взаимодействуют с веществами, поэтому даже учёные, специализирующиеся в этой области исследований, затруднялись дать однозначный ответ о возможности практического применения в экономическом секторе вновь получаемых знаний.
В прессе появилось много статей о Neutrinovoltaic технологии, созданной на основе воздействия нового композитного материала с нейтрино в целях генерации электроэнергии. Технология разработана учёными немецко-американской компании Neutrino Energy Group во главе с Holger Thorsten Schubart, поэтому обоснованно было бы обратиться к нему с вопросами по этой теме.
Каким образом получаемые знания о нейтрино способствуют продвижению Neutrinovoltaic технологии?
Шубарт: Когда в 2014 году мы начали рассказывать на различных конференциях о Neutrinovoltaic технологии, научный мир и бизнес структуры, к сожалению, не приняли нашу концепцию создания принципиально новой технологии получения электрического тока, которая позволила бы поставить на практике интенсивный нейтринный поток на службу человеку. После любого нашего выступления следовал аргумент: нейтрино не имеет массы и не взаимодействует с веществом, не занимайтесь лженаукой. Причём подобные комментарии мы выслушивали даже от очень авторитетных учёных. Представленные нами экспериментальные данные о работоспособности технологии, к сожалению, не акцептировались.
А что же изменилось за последние 6 лет, если международные инвесторы поверили в Вашу разработку и активно инвестируют средства? Вряд ли бы это произошло, если бы продолжалось отрицание научным сообществом.
Шубарт: Вы правы, мы экспериментаторы, но любые экспериментальные результаты требуют научного обоснования. Без предоставления теоретических доказательств экспериментальных данных для широкого признания совершенно недостаточно. Причём, именно результаты экспериментов и теоретическое обоснование создают для инвесторов целостную и ясную картину. Инвестор должен понять, во что он вкладывает деньги и каким образом будет получать прибыль. Нам очень помогла информация о присуждении Нобелевской премии по физике за 2015 год, присвоенная за доказательство наличия у нейтрино массы. Любой школьник скажет Вам, что согласно законам физики, если есть масса, то есть и энергия. Учитывая, что поток космических нейтрино составляет 60 млрд. частиц, пересекающих 1 см2 земной поверхности в секунду, то весь воздух буквально «заполнен» энергией. Не эфиром, как считал Никола Тесла, а именно энергией нейтрино и, конечно, энергией видимого спектра излучения солнца (солнечный свет). Факт присуждения премии уменьшил количество наших оппонентов как минимум наполовину.
Но ведь при этом оставался очень важный открытый вопрос: нейтрино не взаимодействует с веществом и пронизывает всю Землю не встречая препятствий.
Шубарт: Правильно, это была главная тема, которую было сложно обосновать и объяснить без дополнительных фундаментальных исследований. Но последние публикации коллаборации COHERENT в Ок-Риджской национальной лаборатории (США) позволяют завершить целостность картины. В её работах объединились 80 человек из 19 институтов четырёх стран, в том числе и из России (ИТЭФ имени А.И. Алиханова (НЦ «Курчатовский институт»), Университет МИФИ и МФТИ). Первые эксперименты в 2017 году, результаты которых были опубликованы в журнале Science, были направлены на изучение взаимодействия нейтрино с ядрами цезия и йода. Поскольку нейтрино электрически нейтральны и очень слабо взаимодействуют с веществом, для наблюдения этого взаимодействия потребовалось развить детекторные технологии. Из-за того, что ядра цезия и йода довольно большие и тяжёлые, а нейтрино электрически нейтральны и очень слабо взаимодействуют с веществом, отдача ядер от взаимодействия с нейтрино была крайне слабая и полученные результаты не позволили сделать окончательный вывод. Поэтому исследователи провели эксперименты взаимодействия нейтрино с ядрами аргона, которые легче ядер цезия и йода. Было обнаружено, что нейтрино низкой энергии участвуют в слабом взаимодействии с ядрами аргона. Этот процесс получил название когерентное упругое нейтрино-ядерное рассеяние (CEvNS). 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.
Но если «отскок» под воздействием нейтрино очень слабый, то каким образом Neutrinovoltaic технология обеспечивает получение постоянного электрического тока?
Шубарт: В качестве материала для конвертации энергии нейтрино в электрический ток мы выбрали состав с применением графена. В последние годы в мире проведено много исследований и сейчас активно продолжают изучаться его свойства. Уже известны такие его свойства, которые оптимальны для нашей технологии: высокая проводимость и теплопроводность, прочность и гидрофобность. Но основная особенность, которая и определила наш выбор, — твёрдость и повышенная частота колебаний атомов графена. Колебания атомов графена в 100 раз сильнее колебаний атомов кремния, например. Их колебания в виде «графеновых» волн возможно наблюдать даже через сильный микроскоп. Чем сильнее колебания атомов, тем эффективнее будет воздействие на них нейтрино, даже если это воздействие очень слабое. Всегда требуется большее усилие для приведения в движение какого-либо предмета, если он неподвижен.
На сегодняшний день мы остановились на следующем составе генерирующего материала: чередующиеся слои графена и легированного кремния общей толщиной 0.01 мм и менее. Подобная толщина наноматериала позволила получить наиболее сильные колебания атомов, а его многослойность позволяет достичь максимально возможной мощности с единицы поверхности. Я подчеркну дополнительно, что не только нейтрино воздействует на частоту и амплитуду колебаний атомов графена, но и другие электромагнитные излучения и температура. В этом случае корректно было бы говорить о суммарном воздействии различных излучений на частоту и амплитуду колебаний атомов графена. Графеновые волны, соприкасаясь со слоями легированного кремния, отдают электроны, которые и создают электрический ток.
Если мы говорим об автономных источниках электрического тока, то крайне важную роль играют такие показатели, как мощность и габаритные размеры.
Шубарт: Я понимаю. В настоящее время 1 м3 материала будет давать мощность около 36 кВт при комнатной температуре 23,7° C, но такая большая мощность вряд ли нужна для электроснабжения одного домохозяйства, поэтому потребуется более компактный источник. Мы не можем просто взять и сложить стопкой такие большие электрогенерирующие листы, наш источник будет состоять из множества изолированных ячеек (модулей). Это обусловлено прежде всего особенностью технологии нанесения наноматериала на основу (металлическая фольга), а также с требованиями по выходным характеристикам источников постоянного тока. По нашей лицензии к выпуску нейтринных энергетических ячеек Neutrino Power Cube уже приступает крупная швейцарская компания, заключившая с нами эксклюзивный договор на их поставку в ЕС.
В каком направлении сейчас движется Ваша работа?
Шубарт: Наша компания научно-технологическая, мы не занимаемся производством. Спектр применения Neutrinovoltaic технологии настолько широк, что одна или даже несколько компаний не в состоянии справиться с такой задачей. Мы продаём лицензии на использование нашей технологии и делаем технологическое сопровождение. Сейчас наше основное внимание сосредоточено на адаптации Neutrinovoltaic технологии для использования в электромобилях. Мы приступаем к работам по созданию Pi-Car электромобиля, который будет самозаряжаться от встроенных в его корпус наших источников тока.
