Syberyt - Czy można potocznie nazwać go katalizatorem zimnej fuzji?
Jak już w jednym ze swoich artykułów na temat gry Original War wspominałem, syberyt jest wysokoenergetycznym minerałem, wydzielającym ciepło. Na początku testów uważany był za radioaktywny, jednak żaden z naukowców nie zdołał potwierdzić tej hipotezy. W jednym z testów mały kawałek syberytu został zanurzony w wodzie, doprowadzając ją do punktu wrzenia w przeciągu kilku chwil. Naukowcy pracujący nad minerałem byli świadkami fuzji chemicznej, przekształcającej atomy wodoru w hel, wydzielającej przy tym ogromne ilości energii. Niewielka ilość tego minerału starczałaby, aby dostarczyć energię elektryczną do wszystkich miejsc na kuli ziemskiej.
Z tego powodu, w 2004 roku, rząd USA postanawia zorganizować ostatnią podróż, której przeznaczeniem jest wysłanie żołnierzy w przeszłość. Wiodącym celem ekspedycji było zdobycie głównych złóż syberytu oraz przetransportowanie go na ówczesne tereny Ameryki - istniejącą w tamtym czasie drogą lądową. Jakież zdziwienie pojawiło się na twarzach Amerykanów, gdy dowiedzieli się, że w przeszłości są również Rosjanie - o wiele bardziej rozwinięci technologicznie od nich.
Screen
W tym artykule chciałbym nieco szerzej omówić ten minerał, odnosząc się do współczesnej nauki. Przedstawię jego właściwości fizyczne i chemiczne oraz zilustruję zachodzące reakcje. Ze względów czytelności i faktu, że nie jest to praca naukowa, wszystkie odniesienia do zjawisk naukowych zostały tutaj przedstawione w dużym uproszczeniu.
Fabuła gry:
Podczas wprowadzenia do kampanii amerykańskiej, mogliśmy usłyszeć kilka istotnych informacji dotyczących syberytu, które będą stanowić podstawę naszych dalszych analiz:
"Dopiero, gdy znaleźliśmy syberyt... Ten minerał zawiera cząsteczki, których nie potrafimy nawet nazwać. Bryłki syberytu wydzielają ciepło, dlatego przez pewien czas podejrzewano, iż może on być radioaktywny. Jednak licznik Geigera milczał jak zaklęty. Pewnego dnia niewielki fragment minerału zanurzono w zimnej wodzie. Reakcja była błyskawiczna - woda zagotowała się w ciągu kilku chwil. W obecności syberytu wodór łatwo przekształca się w atomy helu, uwalniając przy tym ogromne ilości energii. Mieliśmy przed sobą katalizator, który był w stanie zaspokoić potrzeby energetyczne całego świata... na zawsze."
Dodatkowo, m.in. podczas piętnastej misji amerykańskiej, mogliśmy usłyszeć kilka informacji na temat jego pochodzenia oraz niebezpieczeństw z nim związanych:
"Peter Roth: Jesteśmy w posiadaniu niezbitych dowodów, że syberyt jest pozostałością po wizycie pozaziemskiej cywilizacji. Jako przedstawiciele rodzaju ludzkiego jesteśmy zobowiązani nawiązać kontakt. (…)
PR: Nie wolno ci użyć rakiety syberytowej przeciw Rosjanom. Słyszysz mnie?! Ich baza znajduje się nad głównym złożem syberytu. Eksplozja rozpocznie reakcję łańcuchową... To znaczy nieodwracalne zniszczenia w ekosferze i najprawdopodobniej koniec rodzaju ludzkiego. Bomba nie może spaść na główne złoże."
W jednym punkcie jednak Peter mógł się mylić. Śledząc bardziej szczegółowo dokumentację nie wydanej przez firmę Altar Interactive Kampanii Arabskiej, wybuch rakiety na terenie głównego złoża nie spowodował aż tak mocnej reakcji łańcuchowej, która oznaczałaby koniec rodzaju ludzkiego, a jedynie - bazując na plikach: Nick, ArMiseEng z 2000.04.30 oraz ar-kampan z 2000.07.31 - po zniszczeniu syberytu, wybuch doprowadza do zniszczenia większości życia znajdującego się w jego pobliżu, natomiast Heike i Omar umierają pod wpływem promieniowania. Cytując dalej przerywnik filmowy, kończący kampanię arabską po stronie arabskiej:
"Po eksplozji świat przez miesiąc był spowity ciemnością, po czym chwilę później spadły deszcze. Obecnie mija szósty miesiąc w stworzonej przez nas przyszłości i ani Omar, ani ja nie ujrzymy jej już sporo więcej. Nie było schronienia przed promieniowaniem, które spadło z nieba po zniszczeniu syberytu, co zebrało swoje żniwa. Wydaje się dziwnym, że teraz, gdy tak bardzo cenię swoje życie, umieram z własnej ręki! Ale cieszę się, że tak właśnie się to kończy. Nie liczy się to, kiedy umieramy, ale jak żyjemy."
Na zrzutach ekranu możemy również zaobserwować, jak w grze przedstawione są właściwości fizyczne tego minerału:
Screen
Screen
Ostatecznie, w znanej nam fabule, ludzkość nie zdołała odkryć historii tajemniczej rasy, której śladem był syberyt. Na podstawie powyższych informacji chciałbym jednak przedstawić jego główne cechy.
Główne cechy syberytu na podstawie gry:
- Jako minerał nie jest znany współczesnej nauce, zawiera cząsteczki, których ludzkość nie jest w stanie nazwać - stanowi pozostałość po wizycie pozaziemskiej cywilizacji.
- Minerał występuje w postaci trwałych bryłek, o barwie zielonej.
- Bryłki syberytu wydzielają ciepło.
- Nie jest radioaktywny.
- W obecności syberytu, wodór łatwo przekształca się w atomy helu, uwalniając przy tym ogromne ilości energii.
- Jest katalizatorem, którego niewielka ilość pozwoliłaby zaspokoić potrzeby energetyczne całego świata.
- W wyniku rozszczepienia syberytu, następuje emisja promieniowania.
Choć to dosyć niewiele informacji, to ich analiza może przybliżyć nas nieco do poznania wizji twórców.
Forma oraz kolor:
Ponieważ minerał ten nie jest znany współczesnej nauce, nie figuruje jako pierwiastek w układzie okresowym pierwiastków, ani nie wykazuje wszystkich cech charakterystycznych dla żadnego z dotychczas sklasyfikowanych pierwiastków. W badaniach syberyt nie wykazuje radioaktywności, co sugeruje, że może być stabilnym związkiem chemicznym lub - jeśli jest pierwiastkiem - posiada stabilne izotopy.
Próbując opisać jego cechy wyglądu, zielone zabarwienie mogłoby być inspirowane kulturowym wizerunkiem uranu - ten w rzeczywistości jednak jest srebrzystobiałym metalem. Niegdyś związki uranu wykorzystywano do barwienia szkła. Szkło uranowe, wystawione na działanie promieniowania ultrafioletowego, wykazywało fluorescencję, świecąc jasnozielonym światłem. Stąd w kulturze uran może być kojarzony właśnie z tym kolorem. Patrząc jednak na artworki, jeżeli chcielibyśmy szukać podobieństw do uranu, syberyt swoją budową i barwą bardziej przypomina torbernit (powstający wtórnie w procesie wietrzenia uraninitu oraz blendy smolistej). Minerał ten jest jednak silnie promieniotwórczy oraz występuje w dużo mniejszych rozmiarach. Z wyglądu syberyt może przypominać także zielony beryl lub szmaragd.
Reakcje jądrowe:
W fabule bryłki syberytu wydzielały ciepło, dlatego przypuszczano, że może być on radioaktywny. Zjawisko to mogło jednak wynikać z faktu, iż w obecności syberytu, wodór łatwo przekształca się w atomy helu, uwalniając przy tym ogromne ilości energii (energii cieplnej). Nauka rozróżnia dwa rodzaje reakcji jądrowych, na których moglibyśmy się skupić:
- Reakcja syntezy - połączenie dwóch lżejszych jąder atomów, w jedno cięższe - o większej liczbie atomowej (liczbie protonów w jądrze) lub masowej (liczbie protonów i neutronów), np. jądro deuteru (wodoru-2, z 1 neutronem) oraz trytu (wodoru-3, z 2 neutronami) łączą się, tworząc jądro wodoru-4 (z 3 neutronami).
- Reakcja rozpadu - gdy liczba atomowa lub masowa produktów powstałych w wyniku reakcji jest mniejsza niż substratów, np. wymuszenie rozszczepienia atomu uranu-235, na skutek zderzenia z neutronem, w wyniku którego dochodzi do pochłonięcia neutronu przez jądro, tworząc niestabilne jądro uranu-236, które niemal natychmiast rozpada się na dwa mniejsze jądra np. bar-144 i krypton-89 oraz kilka neutronów (w tym wypadku 3).
Dla syberytu obie z tych reakcji właściwie zostały opisane w grze.
Fuzja jądrowa:
Wskazano, iż w obecności syberytu, wodór łatwo przekształca się w atomy helu, uwalniając przy tym ogromne ilości energii. Opis ten jest niczym innym, jak reakcją syntezy helu ze zwykłego wodoru - procesem występującym w gwiazdach, takich jak Słońce, które w ten sposób generują większość swojej energii.
Na Ziemi próbuje się odtworzyć to zjawisko poprzez reakcję termojądrową (fuzję jądrową/syntezę jądrową) - zachodzącą w temperaturach powyżej 100 milionów stopni Celsjusza - lub poprzez tzw. reakcje jądrowe o niskiej energii (zwane również zimną fuzją) - które hipotetycznie miałyby prowadzić do tych samych efektów, w niskich temperaturach pokojowych.
Od kilkudziesięciu lat ludzkość poszukuje katalizatora, który umożliwiłby wywołanie reakcji transmutacji w niskiej temperaturze. Wszystkie dotychczasowe badania, np. z wykorzystaniem metod chemicznych, niestety okazały się oszustwem lub błędem pomiarowym.
Screen
Większość fizyków sceptycznie podchodzi do możliwości zajścia zimnej fuzji za pomocą katalizatorów. Zgodnie z prawem Coulomba, im bliżej znajdują się ładunki, tym silniej na siebie oddziałują - ładunki jednoimienne odpychają się, natomiast różnoimienne przyciągają. Podczas próby zbliżenia jąder atomowych do siebie, dominującą siłą jest odpychanie elektromagnetyczne między protonami (cząstkami o ładunku dodatnim). Im więcej protonów znajduje się w jądrze, tym silniejsze jest odpychanie elektrostatyczne. By jądra zbliżyły się na odległość wystarczającą do przyciągania spowodowanego oddziaływaniem silnym (które wiąże protony i neutrony w jądrze, silniejszym około stukrotnie od sił elektrostatycznych), konieczne jest dostarczenie im ogromnej energii kinetycznej, czyli nadanie jądrom bardzo dużej prędkości. Efekt ten możemy uzyskać np. przez zwiększenie temperatury. Bariera kulombowska określa, jaką energię muszą posiadać dwie naładowane cząstki, żeby zbliżyć się na tyle, by mogła nastąpić fuzja jądrowa. W przypadku syntezy jądrowej, najczęściej zachodzącej w temperaturze powyżej 100 milionów stopni Celsjusza (zależnie od wykorzystywanego izotopu), cząstki poruszają się z prędkością tysięcy km/s. Są to warunki sprzyjające powstawaniu tzw. wysokotemperaturowej plazmy, czyli zjonizowanej materii o stanie skupienia przypominającym gaz, w której atomy przestają istnieć, zrywane zostają wszystkie elektrony z powłok, a jądra poruszają się niezależnie od nich. Mimo iż teoretycznie wskazuje się, że nawet przy temperaturze zera bezwzględnego istnieje możliwość zajścia tzw. kwantowego zjawiska tunelowego (przejścia cząstki przez barierę potencjału o wysokości większej niż jej energia) oraz reakcji syntezy, to w przypadku niskich temperatur prawdopodobieństwo takiego procesu jest niezwykle małe. Dzięki temu zjawisku reakcje syntezy zachodzić mogą np. w Słońcu, gdzie średnia temperatur cząstek w jądrze wynosi jedynie 15 milionów stopni Celcjusza. Zjawisko to występuje tam stosunkowo rzadko, jednak dzięki ogromnej liczbie znajdujących się tam protonów, prawdopodobieństwo zajścia takiej reakcji znacznie się zwiększa.
Aby lepiej zobrazować jak rzadko zachodzi ten proces, przytoczyć możemy cytat z książki "Kenneth J. H. Phillips, Guide to the Sun, Cambridge University Press 1995, s. 49":
"Ta wysoce nieprawdopodobna okoliczność prowadzi do niezwykle niskiej szybkości reakcji - tylko jedna reakcja na cząstkę w ciągu około 14 miliardów lat! Istnieje jednak ogromna podaż protonów, więc w rzeczywistości zachodzi wiele takich reakcji."
Dla porównania, wiek Wszechświata szacowany jest na około 13.82 miliarda lat.
Jak możemy usłyszeć w grze:
"Pewnego dnia niewielki fragment minerału zanurzono w zimnej wodzie. Reakcja była błyskawiczna - woda zagotowała się w ciągu kilku chwil. W obecności Syberytu wodór łatwo przekształca się w atomy helu, uwalniając przy tym ogromne ilości energii. Mieliśmy przed sobą katalizator, który był w stanie zaspokoić potrzeby energetyczne całego świata... na zawsze."
Doświadczenie opisane przez twórców gry, przeprowadzono w niskich temperaturach, w warunkach pokojowych. Standardowa temperatura wrzenia wody wynosi 100 stopni Celsjusza - do czego doprowadzono dopiero po "kilku chwilach". Mowa tu więc o zjawisku, w którym paliwo jądrowe (w postaci zwykłego wodoru), wchodzi w reakcję syntezy jądrowej w obecności katalizatora, jakim jest syberyt. W wyniku tej syntezy wodór przekształca się w atomy helu, uwalniając przy tym ogromne ilości energii (energii cieplnej). Jest to dokładnie reakcja, która zachodzi wewnątrz gwiazd - np. w Słońcu, gdzie aż 85% procesów syntezy odbywa się w ten sposób. Podczas niej, jądra zwykłego wodoru-1 (protu) - czyli pojedyncze protony, które nie posiadają energii wiązania - wchodzą w reakcję między sobą, inicjując tzw. cykl protonowy (cykl ppI). Cykl ten przebiega następująco:
- Z syntezy dwóch jąder wodoru-1 powstaje jądro deuteru (wodoru-2), pozyton i neutrino elektronowe. Pozyton anihiluje z elektronem oraz wyprowadzone zostają dwa kwanty promieniowania gamma.
- Jądro powstałego deuteru (wodoru-2) syntezuje z kolejnym jądrem wodoru-1 (protu), z której reakcji powstaje hel-3 i wyprowadzony zostaje jeden kwant promieniowania gamma.
- Na kolejnym etapie dochodzi do fuzji dwóch jąder helu-3, w efekcie czego powstaje jądro helu-4, plus dwa jądra wodoru-1.
Screen
Do reakcji tej najczęściej dochodzi w temperaturze powyżej 10 milionów stopni Celsjusza. Jednak w obecności katalizatora, jakim jest syberyt, synteza jądrowa zachodzi w temperaturze pokojowej. Można więc określić ją jako reakcję jądrową o niskiej energii (zimną fuzję).
Reakcja rozpadu:
Choć syberyt przedstawiony jest jako stabilny pierwiastek lub stabilny związek chemiczny, to w przypadku Rakiety z syberytem możemy doprowadzić do wymuszonego rozpadu jądrowego, po którym następuje "skażenie radioaktywne".
"To Twoja pierwsza Rakieta z syberytem, najbardziej zabójcza broń, jaką dysponujesz. Możesz z jej pomocą zlikwidować za jednym uderzeniem całe bazy, ale uważaj na skażenie radioaktywne!"
Dodatkowo w trzynastej misji amerykańskiej usłyszeć możemy, iż "przy użyciu odpowiednich katalizatorów, syberyt może zostać rozbity na kilka radioaktywnych składników".
Niestety, fabuła gry nie dostarcza nam więcej szczegółowych informacji na ten temat.
Podsumowanie:
Niestety, gra dostarcza zbyt mało informacji, by możliwe było prowadzenie dalszych analiz - wszystkie kolejne wnioski opierałyby się wyłącznie na spekulacjach i przemyśleniach, których chciałbym tutaj uniknąć. Mimo wszystko mam nadzieję, że udało mi się nieco przybliżyć Wam ten temat.
