QED COERENTE E FUSIONE FREDDA

Ciao fusione fredda e benvenuto,

volendo ampliare il discorso di elettrorik e dire qualcosa in più sui gamma non
rivelati, ti posso dire che:

la teoria di Preparata, ammesso che sia vera (io ci spero, ma sarà il tempo a deciderlo),
parte dal presupposto che lo stato fondamentale di un pezzo di materia sia uno stato "tipo
laser" dove materia e campo elettromagnetico oscillano in fase con una frequenza che è
caratteristica delle particolari specie (atomiche/molecolari) che costituiscono la materia
in esame.

Ma ci sono due differenze rispetto al tipico stato laser:

a) allo stato "tipo laser", essendo il ground state, il sistema accede spontaneamente, senza
aver bisogno di una pompa o di una cavità ottica, quando si trova al di sotto di una
temperatura critica (circa 1000K) e al di sopra di una densità critica (circa 10^-23 cm3).
(questi valori vengon fuori se consideriamo un numero di costituenti pari a quello di
Avogadro) ( cioè uno stato fondamentale di questo tipo è diffusissimo in natura!!!)

b) nessuna radiazione elettromagnetica può fuoriuscire da un tale stato, essendo il ground
state, altrimenti si violerebbe la conservazione dell'energia.

Ciò però è completamente controintuitivo perchè lo stato fondamentale di un pezzo di materia
ce lo immaginiamo come lo stato in cui il sistema ha il più basso livello di eccitazione,
come conseguenza della minimizzazione dell'energia. Lo stato fondamentale coerente invece è
completamente diverso: c'è una coerenza di fase tra il campo di materia e il campo e.m. e
l'energia è minima quando i campi si trovano in stati eccitati.

Analogamente, per un pezzo di Pd immerso in acqua pesante bisogna tener conto delle
oscillazioni di plasma coerenti degli ioni Pd, degli elettroni d del Pd e degli elettroni di
conduzione. Queste oscillazioni di plasma fanno si che i deutoni risentano di un potenziale
ridotto rispetto a quello che si otterrebbe considerando i due deutoni nel vuoto (superando
la barriera coulombiana).
Più precisamente, introducendo il potenziale di screening nella formula di Gamow per
calcolare l'ampiezza di penetrazione della barriera D-D si ottiene un valore di 10^(-22
+/-1), qualcosa come 30 ordini di grandezza superiore a ciò che si otterrebbe nel vuoto
(10^(-51)).
Questo screening da un rateo di fusione per processi incoerenti (gli unici che
avvengano nel vuoto) pari a circa 10(x-1) fusioni/sec cm3, dove x è la concentrazione di D
in Pd.

Ma il canale maggiore di fusione, secondo Preparata, non è quello incoerente bensi quello
coerente dove il forte campo e.m. intrappolato nel reticolo, permette, una volta superata la
barriera coulombiana, di accoppiare degli extra nuclei di D (cioè quelli in eccesso rispetto
a x=1) alle onde di campo appartenenti ai deuteroni che fanno parte di uno stesso dominio di
coerenza, delle dimesioni di pochi micron. Considerando la densità dei domini di coerenza e
la forza del campo e.m., la dinamica nucleare diventa potente e veloce tale da produrre He4
con altissima probabilità ed in un tempo molto breve.

Quindi, il canale con la più alta probabilità di fusione, diventa:

D(ione)+D(ione) --> He4 + energia al reticolo di Pd

L'energia rilasciata al reticolo di Pd eccita i vari campi coerenti che a loro volta si
rilassano con i propri tempi caratteristici (2pi/omega) in varie forme:

a) radiazione e.m. a varie frequenze
b) foto-reazioni nucleari esotiche, inclusa la fotofissione di D
c) calore, cioè fononi.

Non so se questo ti basta come spiegazione o vuoi scendere di più nei dettagli
fammi sapere

Ciao mgb2,

Grazie per la spiegazione, ma sicuramente mi piacerebbe avere qualche dettaglio in più!

Infatti non sono stati toccati tutti gli argomenti coinvolti nei tre "miracoli" d'inizio thread (il padre di questo). O meglio, tu fornisci una descrizione di un meccanismo che aumenterebbe la probabilità di fusione di deuteroni (abbassando la barriera di potenziale), rispondendo quindi parzialmente al solo miracolo n.1 (The Fusion Rate miracle).

Rimane da affrontare il problema di come possano gli atomi del cristallo influire sulla coppia D-D: la dimensione del deuterone è molto piccola rispetto alla distanza fra gli atomi nel metallo. A tutti gli effetti può essere considerato in una condizione praticamente di vuoto. Inoltre la reazione di fusione ha una velocità di reazione che è circa 9 ordini di grandezza più veloce di qualunque altra cosa che possa verificarsi nel cristallo. A tutti gli effetti la fusione avviene come se il reticolo di Pd fosse lontano e congelato nel tempo; come assorbire l'energia in eccesso del 4He con quella rapidità? Non ho capito inoltre se i gamma proprio non vengono generati o se vengono totalmente assorbiti dal cristallo? e il "rinculo" del 4He esiste o no?.

Poi, per la fisica attuale per ogni fusione D-D ottengo: ~50% 3He // ~50% 3H // 1e-6 4He
Affinchè siano verificati i dati sperimentatali riportati dai fusionisti dovrebbe risultare qualcosa come: ~100% 4He // 1e-5 3H // 1e-10 3He come viene spiegato questo nuovo meccanismo? Ti risulta che sia sempre con queste proporzioni?

Ciao

Ciao stevening,

visto che il primo miracolo ti ha quasi soddisfatto, passerei a descrivere come Preparata (non io), spiega gli altri due.
Se poi ti interesserà ripasseremo sul primo più in dettaglio.


(pag. 170 di QED)

Il rateo di fusione di processi incoerenti [ 6.7(x-1) fusioni/cm3 sec ] al quale partecipano i due canali usuali (nel vuoto) di fusione

1) D+D --> p + 3H e 2) D+D --> n + 3He

non può spiegare il grande eccesso di calore osservato da FP, De Ninno,...

Preparata lo spiega cosi:
se in un dominio di coerenza ( il CD di un plasma di deuteroni nella fase gamma del Pd (lunghezza di coerenza=2*10^-4 cm) è l'unità
fondamentale della dinamica coerente), dove si trovano x*Ncd deuteroni (Ncd=5.4*10^11), x è > 1, allora tutti i siti tetraedrici sono occupati e la CF può avvenire.

[La teoria parte dal presupposto che esista un valore di soglia per il loading ratio (x) oltre il quale la CF si innesca. Sperimentalmente la x
teorica è < 1, ma questo valore è plausibile perchè la x si riferisce al Pd bulk mentre la soglia fisica si riferisce al singolo CD]


Il deuterone in ecesso che entra nel CD come un'onda piana, dove i siti tetraedrici sono tutti occupati, dovrà avere un numero grande (Ncd) di deuteroni con i quali potrà scegliere di fondersi. Affinchè la coerenza incrementi di un fattore N le fusioni è assolutamente necessario che la grande energia rilasciata dalla fusione possa essere assorbita da un sistema coerente che sia in grado di distribuirla su un numero macroscopico di sistemi elementari.
Tra i vari campi e.m. coerenti che permeano il reticolo del Pd ce n'è uno che è particolarmente forte: il potenziale vettore e.m. del plasma
dei nuclei di Pd, che ha un andamento oscillante ed un'ampiezza di circa 3.2*10^6 eV.

Valutando l'hamiltoniana di interazione che governa la transizione e.m.

D,Dp --> nuclear state + lattice energy

tra il campo d'onda generato dal plasma di deuteroni nella fase gamma e il campo d'onda generato dal deuterone in eccesso, si arriva a scrivere la densità di corrente e.m. come il prodotto dell'ampiezza di Gamow ridotta dallo screening per la corrente e.m. generata dallo stato nucleare
che si evolve (in una regione delle dimensioni di pochi Fermi) sotto l'effetto di un campo e.m. coerente molto forte (10^6 eV).

Per poter descrivere la dinamica di due D che si sovrappongono a distanze nucleari (cioè l'evoluzione dello stato nucleare nel tempo |NS(t)>)

Preparata scrive |NS(t)> come combinazione lineare di 3 stati:

|0>= stato in cui avviene la fusione |1>= stato di plasma (energia al reticolo) |2>= emissione di 4He

Dopo laboriosi calcoli si arriva a concludere che la dinamica è dominata dalla transizione |0>-->|1> (l'altra non è nulla ma solo di forza minore).

Per valutare l'energia media che il processo di fusione immette nel reticolo dobbiamo in primo luogo notare che, sotto l'azione del potenziale e.m. A, lo |NS> va molto rapidamente nello stato fondamentale, cioè uno stato coerente di 4He che decade progressivamente in particelle alfa FUORI dal reticolo.
Ciononostante ci sono altre possibilità che possono diventare importanti in regioni dove l'ampiezza del campo e.m. è minore.

Infatti, la transizione DD-->P-->4He è in genere più complicata e include lo stato eccitato dell' 4He che si trova a 3.8 MeV sotto la DD

(stato che può decadere in p+3H e non in n+3He, come dimostrato da Schwinger).

Quando l'ampiezza di A decade il processo energetico dominante che porta al ground state, può essere in competizione con un puro processo nucleare come

4He*--> p+3H.

Una stima della potenza (Wcd) prodotta in ogni dominio di coerenza dalla fusine del deuterone in eccesso con uno dei deuteroni della fase gamma, da:

Wcd=10^-8 Watt/CD,

il che equivale a W=1.25 kW/cm^3, dello stesso ordine di grandezza osservato da FP.

Credo che ora il miracolo 2 sia stato spiegato, no?

Il miracolo 3, l'eccesso di trizio rispetto ai neutroni, anche, come conseguenza del decadimento coerente della fusione DDp.

Ti vorrei ricordare che io sto solo cercando di studiare la teoria di Preparata e non mi ritengo ancora all'altezza di carpirne i segreti quindi, quando fai commenti su quello che scrivo (o chiunque altro li faccia), sappi che li stai facendo a Preparata il quale non può più controbattere.
Noi possiamo solo cercare di capire insieme quello che non ci è chiaro, io non posseggo nessuna verità.

Quest'opera di scopiazzatura e traduzione che ho appena fatto mi è sicuramente servita a capirne di più.
Grazie

Ciao

PS
Mi sono accorto che forse non ho risposto come si deve alle tue ultime domande sui tempi caratteristici di tutti i processi coinvolti.
La spiegazione è stata data ma ora sono stanco.
Alla prossima

Premettendo, comunque, che se anche ci fossero degli errori nei calcoli/ipotesi di Preparata, certamente non sarei io in grado di trovare l'errore, quello che mi interessa è capire su quali basi teoriche (generali) si fondi il fenomeno. Già si possono trarre spunti interessanti.
Da quanto hai riportato, mi sembra evidente che Preparata identifichi il fenomeno della FF esplicitamente nella fusione D-D con emissione di gamma e degli altri prodotti nucleari (protoni, trizio e, prevalentemente elio). (nb possiamo per il momento "credere" a Schwinger che n+3He non possa avvenire).

Quindi, se durante un conclamato episodio di FF, non si verificano prodotti nucleari da fusione, delle due l'una: o Preparata sbaglia o non è FF. Su questo concordi?

ps in merito alla formazione del fotone gamma, Preparata ipotizza che venga assorbito dal cristallo, in particolare interagendo col fotone del campo del potenziale vettore e.m. del plasma dei nuclei di Pd. Poichè non può essere nulla, sai quale sia la probabilità calcolata da Preparata affinchè un fotone gamma lasci il reticolo?

Se per prodotti di fusione intendi anche la sola presenza di 4He allora mi trovi d'accordo.
La probabilità di transire <0|1> è di un ordine di grandezza superiore a <1|2>, cioè molto calore trasferito al reticolo e meno 4He.
Come riportato nel precedente post c'è anche la probabilità (seppur bassa) di trovare p+3H come prodotto della diseccitazione dell'4He.
Però, tale probabilità, dipende dall'ampiezza del campo e.m. che a sua volta varia a seconda che ci troviamo in prossimità di un boundary di un dominio di coerenza o di un plasma di dislocazioni o ancora se siamo in presenza di vortici.
Come vedi le ampiezze di probabilità variano e quindi i prodotti di fusione

La QED non introduce nessun concetto nuovo, ha il vantaggio però di trattare con un n° di Avogadro di atomi in maniera sorprendentemente semplice: utilizzando i campi.
E cosi come all'antennista non interessa conoscere il numero di fotoni presenti nel segnale e.m. dell'antenna di rai1, ma solo la fase, per poter prendere bene il segnale, analogamente alla QED basta conoscere la fase dell'onda coerente, lasciando indeterminato il n° di atomi.
L'interazione radiazione-materia diventa ora interazione radiazione-radiazione.

La libertà asintotica (AF) denota la proprietà di una teoria di gauge non abeliana (QCD) di diventare
(quasi) libera da interazioni quando viene sondata a distanze spazio-temporali che diventano
asintoticamente trascurabili rispetto alle distanze (10^-13 cm) delle particelle fortemente
interagenti (adroni).

Sembra il trionfo finale dell'individuo sul collettivismo della vita. E' meglio pensare di poter
essere asintoticamente liberi; è più facile convincere il singolo che la collettività.

Questa peculiarità, dimostrata con la teoria delle perturbazioni, è diventata enormemente influente
per le semplici soluzioni che si ottengono nello spiegare la sezione d'urto dello scattering
altamente inelastico leptone-protone/neutrone (deep inelastic scattering).

Questa avversione al collettivismo è stata sicuramente incrementata dai risultati rigorosi ottenuti
dalla teoria quantistica dei campi facendo pensare che la teoria perturbativa sia uno strumento molto
affidabile per descrivere le interazioni tra differenti livelli di realtà, che comprendono scale
spazio-temporali lontanissime.

L'ironia di tutto ciò è che proprio con la QCD, che ha portato alla dimostrazione perturbativa
rigorosa dell'AF, è sorto il paradosso più spettacolare di tutta la fisica moderna: il confinamento
dei quark.

Il quark, come ben sai, è l'unico componente della materia (adronica) conosciuto che è essenzialmente
inseparabile dalla materia che costituisce, cioè nessuno è stato mai capace di isolarlo, eppure
esiste e ce ne accorgiamo sondando l'interazione tra i quark mediata da un campo i cui quanti sono i
gluoni.

Quindi, i quark, non sono asintoticamente liberi, nel senso che in nessuna circostanza
possiamo realisticamente parlare di un quark individuale.

Quindi la realtà fisica (o meglio l'irrealtà) dei quark discredita la nozione dell'AF, proprio
all'interno del quadro teorico nel quale questo concetto è stato per la prima volta introdotto e
provato perturbativamente.

Ma, fino a quando si parla della fisica della materia condensata, descritta mediante interazione
elettrostatica (Electrostatic Meccano), l'AF è una proprietà reale della QFT che la descrive e le sue
predizioni coincidono con quelle della comunità scientifica.
Quindi, in accordo con la AF, non ha nessun senso che la fisica nucleare dei deuteroni, la cui scala
spazio-temporale è circa 6 ordini più piccola di quella di un reticolo, sia in alcun modo differente
nel vuoto o nel reticolo di Pd.

Con questi presupposti risulta ovvio che la FF non possa essere spiegata all'interno del paradigma
corrente.

Quindi abbiamo da una parte la realtà dei quark (fatti provati) per i quali la AF non è vera e
dall'altra il concetto di AF patologicamente accettato dalla comunità scientifica.

La comunità scientifica sta ancora aspettando qualcuno che risolva questo annoso dilemma, ma non si
fa avanti nessuno. E' convinta che l'AF valga sempre, che sia una proprietà generale di tutte le
teorie, ma non c'è verso, eppure non abbandona l'idea, preferiscono vivere col paradosso in casa.

La teoria di preparata parte dal presupposto che lo stato fondamentale di un pezzo di Pd è cosi
affollato da campi e.m. coerenti che l'idea che l'AF sia valida sembra poco ragionevole

(e perchè ora volete gridare all'assassino e con i quark no?).

L'AF non è una proprietà generale del ground state della QED nella materia condensata (per quelli che
non criticano troppo i proceeding vedi la dimostrazione in: Preparata ICCF1).
Ma questo alla comunità scientifica non piace accettarlo.

Aggiornare le teste alla libertà asintotica come vedi, è un'operazione necessaria se volgiamo fare un passo avanti nella comprensione dei fenomeni che non riusciamo a spiegare.

volevo sapere quanto tempo ha l'elio per perdere la sua energia per non decadere in (n+3He) o (p+3H).

Forse dobbiamo iniziare ha considerare le particelle come onde elettromagnetiche con una loro funzione d'onda in fase con le altre e che generano un unica funzione d'onda che descrive il dominio di coerenza rendendo virtualmente indistinguibili le particelle tra di loro, quindi dobbiamo considerare l'interazione tra radiazioni non quelle termiche tramite urti. Prima di affrettare giudizi aspettiamo che mgb2 completi i suoi studi sull'argomento, serve un pò di pazienza e tempo.