imported>OneLittleMouse в 04:41, 18 марта 2026

2026-03-18T04:41:45Z

Новая страница

'''Мюо́нный ката́лиз''' [[Термоядерная реакция|ядерных реакций синтеза]] ({{lang-en|muon catalyzed fusion}}, {{lang-en2|MCFusion}}, {{lang-en2|MCF}}), или просто [[мюон]]ный катализ — процесс, облегчающий слияние ядер, например, изотопов [[водород]]а, происходящий при участии отрицательно заряжённых [[мюон]]ов. Реакция синтеза проходит при относительно низкой температуре в отличие от классического термоядерного синтеза. В настоящее время не может быть использована в термоядерном синтезе, так как невыгодна из-за высоких энергетических затрат на получение мюонов.

Сущность процесса состоит в следующем: отрицательно заряженный [[мюон]] (нестабильная частица с [[время жизни|временем жизни]] τμ=2,2{{e|−6}} с и [[масса|массой]] ''m''μ=206,769 ''me''), попадая в смесь [[изотоп]]ов [[водород]]а, образует там [[мезоатом]]ы — атомы, в которых электрон заменён мюоном, — атомы протон-мюон (Н-μ), дейтрон-мюон (D-μ) и тритон-мюон (T-μ), которые, сталкиваясь затем с [[молекула]]ми Н2, D2 и Т2 (а также с молекулами HD, НТ и DT), образуют [[мезомолекула|мезомолекулы]] НН-μ, HD-μ, HT-μ, DD-μ, DT-μ и TT-μ (или, точнее, мезомолекулярные [[ион]]ы (HH-μ)+, (HD-μ)+ и т. д.).

Поскольку мюон примерно в 207 раз тяжелее [[электрон]]а, то размеры мезомолекул во столько же раз меньше размеров молекулярных ионов H2+, HD+ и т. д., в которых [[атомное ядро|ядра]] удалены друг от друга в среднем на расстояние в две атомные единицы ~2''a''0 = 2''h''2/''mee''2 ≈ 10−10 м. В мезомолекулах ядра удалены на расстояние примерно в две мезоатомных единицы ~2''a''μ = 2''h''2/''mμe''2 ≈ 5{{e|−13}} м, причем такое сближение происходит при обычных температурах. На такое же расстояние сближаются ядра [[изотоп]]ов [[водород]]а при кинетической энергии ~3 к[[эВ]], что соответствует ~30 миллионам градусов, которая сравнима с температурой, достигнутой в современных экспериментальных высокотемпературных термоядерных установках.

После образования мезомолекул DDμ, DTμ и TTμ чрезвычайно быстро, за время τ порядка 10−9…10−12 с, происходит слияние их ядер за счет [[сильное взаимодействие|сильного взаимодействия]] в реакциях:

: <math> \mathrm{D} + \mathrm{D} \ \rightarrow \ \mathrm{p} + \mathrm{T} + 4{,}032 \; \mathrm{MeV},</math>
: <math> \mathrm{D} + \mathrm{D} \ \rightarrow \ \mathrm{n} + {}^3\!\,\mathrm{He} + 3{,}268 \; \mathrm{MeV},</math>
: <math> \mathrm{D} + \mathrm{T} \ \rightarrow \ \mathrm{n} + {}^4\!\,\mathrm{He} + 17{,}589 \; \mathrm{MeV},</math>
: <math> \mathrm{T} + \mathrm{T} \ \rightarrow \ 2 \,\mathrm{n} + {}^4\!\,\mathrm{He} + 11{,}332 \; \mathrm{MeV}.</math>

В мезомолекулах с протоном HDµ и HTµ скорость слияния ядер малая (время жизни до слияния ~10-6 с) в таких реакциях:

: <math> \mathrm{p} + \mathrm{D} \ \rightarrow \ {}^3\!\,\mathrm{He} + \gamma + 5{,}4 \; \mathrm{MeV},</math>
: <math> \mathrm{p} + \mathrm{T} \ \rightarrow \ {}^4\!\,\mathrm{He} + \gamma + 19{,}814 \; \mathrm{MeV},</math>

так как определяется относительно слабым [[электромагнитное взаимодействие|электромагнитным взаимодействием]].

Поскольку эти реакции в мезомолекулах идут в присутствии мюона µ−, то для каждой из них возможны три исхода, а именно, мюон может или освободиться, или же образовать мезоатом [[гелий|гелия]] или распасться. Свободный мюон может катализировать следующую реакцию синтеза, а мюон, захваченный ядром гелия (альфа-частицей) — нет, также, происходят распады мюонов на электроны и антинейтрино, время жизни мюона около 2,2 мкс.

Таким образом, число реакций синтеза ''Xc'', инициируемых одним мюоном, ограничено величиной [[коэффициент прилипания|коэффициента прилипания]] мюона к гелию<ref name="Jackson">{{статья |заглавие=Catalysis of Nuclear Reactions between hydrogen isotopes by μ−-Mesons |ссылка=https://archive.org/details/sim_physical-review_1957-04-15_106_2/page/n156 |издание=[[Physical Review]] |том=106 |страницы=330 |doi=10.1103/PhysRev.106.330 |номер=2 |bibcode=1957PhRv..106..330J |язык=en |тип=journal |автор=Jackson, J. D. |год=1957}}</ref> (≈ 0,5…1 %) и их распадами.

Экспериментально удалось получить значения ''Xc''≈100, то есть один мюон способен высвободить [[энергия|энергию]] в 100 × 14 МэВ = 1,4 ГэВ. Но эта величина все же меньше, чем энергетические затраты на производство самого мюона на ускорителе (5…10 ГэВ для пучка дейтронов). Таким образом, мюонный катализ пока энергетически невыгодный процесс. Коммерчески выгодное применение мюонного катализа для производства энергии возможно при ''Xc'' свыше 104.

Также предлагалось использование мюонного катализа для [[реактор-размножитель|ядерного бридинга]] путём получения большого потока нейтронов в управляемой термоядерной реакции и использования нейтронов для последующей [[Трансмутация (физика)|трансмутации]] [[Уран-238|урана-238]] в [[плутоний-239]]<ref>{{публикация|1=статья|заглавие=Мюонный катализ и ядерный бридинг|издание=[[УФН]]|год=1990|месяц=8|том=160|ссылка=https://ufn.ru/ru/articles/1990/8/a/|соавторы=Герштейн С. С., Петров Ю. В., Пономарев Л. И.|выпуск=8|страницы=3—46|doi=10.3367/UFNr.0160.199008a.0003|архив дата=2020-10-26|архив=https://web.archive.org/web/20201026071643/https://ufn.ru/ru/articles/1990/8/a/}}</ref>.

== Примечания ==
{{примечания}}

== Литература ==
* [http://www.pereplet.ru/cgi/soros/readdb.cgi?f=ST846 Карнаков Б. М., «Мюонный катализ ядерного синтеза», Статьи соросовского образовательного журнала]
* {{книга | автор = [[Вайсенберг, Александр Овсеевич|Вайсенберг А. О.]] | заглавие = Мю-мезон | место = М. | издательство = Наука | год = 1964 | страниц = 399 | isbn = | ref = Вайсенберг}}

{{внешние ссылки}}
[[Категория:Управляемый термоядерный синтез]]
[[Категория:Холодный термояд]]
[[Категория:Мюон]]

Мюонный катализ - История изменений

imported>OneLittleMouse в 04:41, 18 марта 2026