นิวเคลียร์ฟิวชันด้วยเสียง (Sonofusion)

มีรายงานในวารสาร Physical Review Letters เมื่อวันที่ 27 มกราคม 2005 ว่าทีมนักวิจัยจากสถาบัน Rensselaer Polytechnic มหาวิทยาลัย Purdue ประเทศสหรัฐอเมริกา และ Russian Academy of Sciences ได้ใช้คลื่นเสียงในการเหนี่ยวนำให้เกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน โดยไม่ต้องใช้รังสีนิวตรอนเข้าไปช่วยเหนี่ยวนำ

ผลการทดลองนี้ทำให้เกิดคำถามขึ้นมาอีก หลังจากที่ทีมนี้ ได้เคยตีพิมพ์ผลการทดลองก่อนหน้านี้ ในปี 2004 โดยได้เสนอว่า “sonofusion” ทำให้เกิดรังสีนิวตรอน ซึ่งสามารถนำไปประยุกต์ใช้ได้อย่างหลากหลาย

โดยการยิงคลื่นเสียง (oscillating sound waves) เข้าใส่ส่วนผสมพิเศษของ acetone กับ benzene นักวิจัยพบว่า มีฟองเกิดขึ้น จากนั้นส่วนผสมนี้จะขยายตัวและระเหยอย่างรุนแรง เทคนิคนี้ใช้วิธีอัดคลื่นเสียง “sonofusion” ทำให้เกิดคลื่นช็อกซึ่งจะไปหลอมรวมนิวเคลียสเข้าด้วยกัน

ทีมวิจัยได้เปิดเผยว่า มีสัญญาณว่าเกิดฟิวชัน เนื่องจากมีนิวตรอนเกิดขึ้นมาจากปฏิกิริยา ซึ่งในการทดลองก่อนหน้านี้ นักวิจัยใช้รังสีนิวตรอนจากภายนอก ในการทำให้เกิดฟอง จึงมีบางคนเห็นว่านิวตรอนที่วัดได้ อาจจะไม่ได้เกิดจากฟิวชัน แต่เป็นนิวตรอนที่มาจากต้นกำเนิดรังสีนิวตรอนที่ใส่จากภายนอก

Richard T. Lahey Jr. กล่าวว่า “เพื่อแก้ปัญหาเรื่องการใช้ต้นกำเนิดรังสีนิวตรอนจากภายนอก เราได้พบวิธีอื่นที่จะนำมาใช้” ขณะที่ Edward E. Hood ศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรม ที่สถาบัน Rensselaer ผู้ร่วมเขียนราบงานฉบับนี้ กล่าวว่า “สิ่งที่แตกต่างกันของการทดลอง คือการทดลองครั้งนี้ ไม่มีการใช้นิวตรอนจากภายนอก ในการยิงเข้าไปทำให้เกิดปฏิกิริยา”

การจัดอุปกรณ์สาธิตการเกิด Sonofusion

ในการทดลองครั้งใหม่ ผู้วิจัยได้ละลายยูเรเนียม ทำให้เกิดฟองจากการสลายตัวของกัมมันตภาพรังสี Robert Block ศาสตราจารย์ที่เกษียณแล้วทางด้านวิศวกรรมนิวเคลียร์ แห่งสถาบัน Rensselaer และเป็นผู้ร่วมเขียนรายงานเช่นกัน กล่าวว่า “การหลีกเลี่ยงไม่ใช้ต้นกำเนิดรังสีนิวตรอนจากภายนอก ช่วยแก้ปัญหาความสับสนของการวัดนิวตรอนที่อาจจะมาจากภายนอก”

Block กล่าวว่า “การทดลองนี้ออกแบบขึ้นมา เพื่อตอบคำถามทางด้านการวิจัยพื้นฐาน ไม่ใช่เครื่องมือในการผลิตพลังงาน ในขั้นนี้ อุปกรณ์ที่ใช้ยังให้พลังงานออกมา น้อยกว่าพลังงานที่ป้อนเข้าไป แต่ก็พิสูจน์ได้ว่า เราสามารถทำอุปกรณ์ผลิตนิวตรอน ที่เคลื่อนย้ายได้ ราคาไม่แพง สำหรับใช้ในงานด้านการตรวจวิเคราะห์และด้านการถ่ายภาพด้วยรังสีได้”

เพื่อยืนยันถึงการเกิดปฏิกิริยาฟิวชัน นักวิจัยได้ใช้เครื่องมือตรวจวัดรังสีนิวตรอน 3 ชุด เครื่องมือตรวจวัดรังสีแกมมา 1 ชุด ที่วัดแบบอิสระจากกัน เครื่องมือวัดทั้ง 4 ชุด ได้ผลการวัดเช่นเดียวกัน โดยสามารถวัดปริมาณรังสีนิวเคลียร์ ที่เกิดจากปฏิกิริยา sonofusion ได้ เนื่องจากให้ผลการวัดที่สูงกว่ารังสีจากสิ่งแวดล้อม (background levels)

เพื่อทำการตรวจสอบอีกครั้ง (cross-check) นักวิจัยได้ทำการทดลองซ้ำ โดยใช้เครื่องวัดรังสี วางไว้ที่ระยะห่างจากอุปกรณ์การทดลอง เพิ่มขึ้นเป็น 2 เท่า สามารถวัดรังสีนิวตรอนได้ โดยมีปริมาณลดลงเป็น 4 เท่า ซึ่งเป็นไปตามกฎกำลังสองผกผัน (inverse square law) แสดงว่า มีรังสีนิวตรอนเกิดขึ้นจากปฏิกิริยาฟิวชัน ออกมาจากเครื่องมือที่ทำการทดลองจริง

ฟองที่เกิดขึ้นในของเหลว ถูกจับเอาไว้ด้วยสนามของคลื่นเสียง ทำให้เกิดความดันสูงภายในจนระเบิดออก

เรื่อง sonofusion เริ่มมีการอภิปรายกันเมื่อปี 2002 เมื่อทีมผู้วิจัยได้ตีพิมพ์ผลงานในวารสาร Science โดยแสดงให้เห็นว่า สามารถตรวจวัดรังสีนิวตรอน ที่ออกมาจากการระเบิดของฟองไอ ของส่วนผสมดิวทีเรียมกับอะซีโตน (deuterated-acetone vapor) ข้อมูลเหล่านี้ ทำให้เกิดคำถาม เนื่องจากมีผู้สงสัยว่าทีมผู้วิจัยอาจจะใช้เครื่องมือที่ยังไม่พร้อม

ทีมผู้วิจัยจึงได้ใช้เวลาที่ค่อนข้างนาน ในการปรับปรุงการทดลองและเครื่องมือ และตีพิมพ์ผลงานลงในวารสาร Physical Review E เมื่อต้นปี 2004 ซึ่งยังคงทำให้เกิดข้อวิจารณ์ตามมา เนื่องจากยังใช้ต้นกำเนิดรังสีนิวตรอนจากภายนอก ในการทำให้เกิดฟองขึ้น จึงนำมาสู่ผลงานชิ้นนี้ที่ตีพิมพ์ใน Physical Review Letters

ในครั้งหลังสุดได้ทำการทดลองที่มหาวิทยาลัย Purdue ที่สถาบัน Rensselaer และที่รัสเซีย Lahey และ Robert I. Nigmatulin เป็นผู้เขียนบทวิเคราะห์ทางทฤษฎีของการเกิดฟอง (bubble dynamics) และการที่คลื่นช็อกทำให้ความดัน อุณหภูมิและความหนาแน่น เปลี่ยนแปลงจนระเบิดออก ส่วน Block ทำหน้าที่ออกแบบ ติดตั้ง และปรับเทียบ เครื่องมือตรวจวัดรังสีนิวตรอนและรังสีแกมมาในการทดลองครั้งใหม่นี้

หัวหน้าทีมผู้วิจัยเป็นที่รู้จักกันดีทางด้านวิศวกรรมนิวเคลียร์ (nuclear engineering) Lahey เป็นกรรมการอยู่ทั้งในสมาคมนิวเคลียร์อเมริกัน (American Nuclear Society, ANS ) และสภาวิศวกรรมแห่งชาติ (National Academy of Engineering, NAE) และเป็นสมาชิกสมาคมวิศวกรรมเครื่องกลแห่งอเมริกา (American Society of Mechanical Engineers, ASME) Block เป็นผู้อำนวยการห้องปฏิบัติการ Gaerttner Linear Accelerator (LINAC) ของสถาบัน Rensselaer มาเป็นระยะเวลานาน โดยเป็นกรรมการของ ANS เช่นกัน และในปี 2005 ก็ได้รับเหรียญซีบอร์ก (Seaborg Medal) ซึ่งแสดงให้เห็นว่าแต่ละคนมีความโดดเด่นในงานวิจัยและพัฒนาทางด้านวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมศาสตร์ ในการนำพลังงานนิวเคลียร์มาใช้ในทางสันติ ส่วน Taleyarkhan ซึ่งเป็นผู้อำนวยการโครงการ ก็เป็นกรรมการใน ANS นั้น ปัจจุบัน เป็นศาสตราจารย์ ด้านวิศวกรรมนิวเคลียร์ที่มหาวิทยาลัย Purdue และ Nigmatulin เป็น visiting scholar ที่สถาบัน Rensselaer เคยเป็นสมาชิกของ Russian Duma และเป็นประธานสาขา Bashkortonstan ของ Russian Academy of Sciences (RAS)

Taleyarkhan และเครื่องมือในการทดลอง

ถอดความจาก Sonofusion Experiment Produces Results Without External Neutron Source
เวบไซต์ http://www.physorg.com/news10336.html