CFRL News No. 33 (2002. 3. 10)

                 常温核融合研究所      小島英夫

                            E-mail address; cf-lab.kozima@pdx.edu

                            Website; http://web.pdx.edu/~pdx00210/

                                             www.mars.dti.ne.jp/~kunihito/cf-lab/index.html

 

   CFRL News (Cold Fusion Research Laboratory News) No. 33 をお届けします。

   33号では、

1) “Solid State-Nuclear Physics”講義ノートから(2

            −TNCFモデルの発展

2) 国際学会(International Organization)設立の提唱

3) CFRLウェブサイトとNewsの存在意義

4) Sonofusionがオークリッジ国立研究所で観測された!

を掲載しました

 

1. “Solid State-Nuclear Physics”講義ノートから(2

            −TNCFモデルの発展−

 

1-1 TNCFモデル(“trapped neutron” catalyzed fusion model) は、1993年にハワ

イで開かれたICCF4で初めて発表されました。このモデルは、仮想的な存在である捕獲中性子(“trapped neutrons”)が試料中にあると仮定し、その密度 nn を可変因子と考えて、多くの実験データを統一的に説明しようとするものです。このモデルを使って、60種類以上のデータセットを説明することに成功し、その際に決められたパラメータの値は108 – 1013 cm–3でした。 (nn = 108 – 1013 cm–3)

 

1-2 この捕獲中性子は、水素化遷移金属の試料内に捕獲された自由熱中性子をイメージとして考えられていました。これはちょうど金属中の自由電子に対応する概念と考えていただくと分かりやすいでしょう。

 体積 dV 、時間 dτにおける中性子吸収反応の数は、この仮定を反映して、次のように書かれました ([3] Eq. (11.1)):

NnX = 0.35nnvnnXσnXdVdτξ.                                (1)

当然のことですが、このイメージでは、捕獲中性子と他の核との相互作用は「1中性子−1原子核」反応に限られてしまいます。

 

1-3 この有用なモデルの物理的基礎を考えていく過程で、固体中の中性子についての、多くの事実が明らかにされました。中性子回折の延長線上に、エネルギーが正の中性子のエネルギースペクトルにバンド構造ができることを示し、後にエネルギーが負の場合と区別するために、このバンドを中性子伝導バンドneutron conduction bands

と呼ぶことにしました。バンド構造の考えを、ヘテロ構造をもつ固体に適用すると、表面層で中性子ブロッホ波の局所的コヒーレンスが生ずることを示しました[]

 

1-4 CF研究の過程で(1994年ごろから)2種類の核変換が起こっていることが、実験的に明らかにされました。一つは核崩壊で説明できる “NT by decay” (NTD)、他方は核分裂で説明できる“NT by fission” (NTF)です。TNCFモデルによれば、NTD は系内の原子核が中性子を吸収してできた不安定核がαあるいはβ崩壊することによって生じます。他方、NTF は同様にしてできた不安定核が核分裂して生じます[3] Miley et al. [4]のデータの解析から、一個の中性子を吸収したPdNi核が、もし核分裂するとすると、観測された核変換生成核の質量分布が定性的に説明できることを n–23592U 反応の場合との類推で指摘しました:

   This table shows the same tendency observed in the branching ratio of fission products of a composite nuclei formed by the n–23592U absorption reaction known in Neutron Physics that the larger the difference of masses of product nuclei is, the larger the branching ratio of the fission reaction is, although this fact is not explained yet. It is interesting to notice the same tendency is seen in the curious event, the nuclear transmutation by fission, in the cold fusion phenomenon.” ([3] p.221)

この質量分布のより定量的な説明は、独立にFisherによってポリ中性子模型polyneutrons” modelを使って与えられています。polyneutrons” modelTNCFモデルの1変形と考えられるでしょう。.

 

1-5 Fisherのポリ中性子は、高密度(1035 cm–3程度)の中性子クラスターで、その存在は、捕獲中性子の存在と同様に仮想的なものです。しかし、原子核による多中性子吸収を考えやすい点で、TNCFモデルよりNTFの説明には有利です。中間質量数のPdNiの核分裂を起こすには、エネルギーの高い状態を考えるか、非常に中性子数が多い多中性子核を考えるかで、前記のTNCFモデルによる説明では、エネルギーの高い状態を仮定していました[3]

 

1-6 他方、中性子バンドに基づく局所コヒーレンスの考えは、ポリ中性子より現実的で、すでに中性子星物質の密度が小さい場合の極限で考えられていた中性子滴neutron drop[6]、あるいは中性子−陽子クラスターの形成が起こりうることを示しました。

これは、中性子伝導帯に加えて、中性子結合帯 neutron valence bandsの形成が考えられることによって[7]、一層現実的な意味を持つようになります。中性子結合帯は、異なる格子核の中の同じ励起状態にある中性子が、吸蔵された陽子あるいは重陽子に媒介されて相互作用するために生ずるものです。一たび、トリガー反応で格子核の中の中性子がゼロエネルギーに近い状態に励起されると、中性子滴の形成は外からの中性子の補給なしに行われます。そのための必要条件は、PdNi)格子と多量に吸蔵された水素同位体の存在および表面層の存在で、これは正にCFPの起こるための必要条件でもあります。

 

1-7 中性子結合バンドの中性子は、格子核から補給されますから励起機構さえ有効に働けば数には心配がありません。局所コヒーレンスによる数密度の増加は、Pdイオンの数密度6.88×1022 cm–3に近い値1023 cm–3 に達するのは容易でしょう。実験データから決めたTNCFモデルの任意パラメータnn 108 – 1013 cm–3 の値をもつことは、このバンドの形成と関係しているようです。.

 

1-8 境界領域において中性子滴が形成されると、原子核の多中性子吸収 (ν個)が考えられます。この状況に対応して、公式(1)は次のように修正した方がいいでしょう:

N(νn,X) = Cν(T,r)nnnXσ(νn,X)dτdV.                            (1’)

ここで Cν(T,r) は温度、位置に依存した定数です。核Xがν個の中性子を吸収する反応断面積σ(νn,X)は、今のところ未定定数で、実験データから決める以外にないでしょう。

 (1’)1中性子吸収過程は、(1)と一致するはずですから、C1 (T,r)0.77×105 cm sと取れます。

  中間質量数核PdNiの核分裂は多中性子吸収で作られた極多中性子核によると思われます。上に仮定したC1 (T,r)の値を手がかりに、実験データからσ(νn,X)を決定することができるかもしれません。

 多中性子吸収過程のもう一つの例は、Dash et al. が観測したPdからCd[8]および TiからCr[9]へのNTD です。これは2個の中性子を吸収したPdおよびTi2段階ペータ崩壊するとして説明できます。実験データの解析からσ(2,X)が決められます。

 

1-9 Miley et al. {4} のデータから、中性子密度が同じとして暫定的に決めたσ(νn,X)はσnXに近い値を与えます。しかしながら、中性子滴の中性子密度は最大値1035 cm–3 [6]に達しますから、多中性子吸収が起こるのは中性子滴ができたときのみとすると、多中性子吸収断面積の最小値は次のようになります:

σ(νn,X) = 10–18σnX

この結論は、われわれの常識からはσ(νn,X) 〜σnXより妥当と思えますが、どうでしょうか。新しい実験データは、モデルの進化を要請し、新しい理論的展開を促します。

  

1-10. 中性子結合バンド[7]と数密度1031 /cm3の中性子滴[6]の形成は、中性子星物質におけるdilute neutron gasに囲まれたCoulomb lattice of bound neutron and proton clusters” [10,11]の形成を思い出させます。水素化遷移金属(CF物質)における[格子核][結合バンド内の中性子]が、準核密度の中性子星物質における[結合中性子−陽子クラスター][希薄中性子ガス]に対応します。二つの場合の違いは、(1) CF物質における境界の存在、(2) CF物質における格子核の安定性、(3) 核子間の力の性質、および(4) CF物質中の核子密度(最大1031 /cm3) と中性子星物質の中性子密度(最小1035 /cm3)でしょうか。詳細は別に発表の予定です[12]

 

References

(1) H. Kozima, "Trapped Neutron Catalyzed Fusion of Deuterons and Protons in Inhomogeneous Solids," Trans. Fusion Technol. (Proc. ICCF4) (1993, Hawaii, USA) 26, 508 (1994). And also Proc. 4th Int. Conf. Cold Fusion (ICCF4)} (1993, Hawaii, USA) 4, 5 (1994).

(2) H. Kozima, K. Kaki and M. Ohta, "Anomalous Phenomenon in Solids Described by the TNCF Model," Fusion Technology 33, 52 (1998).

(3) H. Kozima, Discovery of the Cold Fusion Phenomenon – Evolution of the Solid State - Nuclear Physics and the Energy Crisis in 21st Century, Ohtake Shuppan KK., Tokyo, Japan, 1998.

(4) G.H. Miley, G. Narne, M.J. Williams, J.A. Patterson, J. Nix, D. Cravens and H. Hora, "Quantitative Observation of Transmutation Products Occurring in Thin-Film Coated Microspheres during Electrolysis", Progress in New Hydrogen Energy (Proc. ICCF6) (1996, Hokkaido, Japan), p.629 (1996). And also Cold Fusion 20, 71 (1996).

(5) J.C. Fisher, "Liquid-Drop Model for Extremely Neutron Rich Nuclei" Fusion Technol. 34, 66 (1998).

(6) H. Kozima, "Neutron Drop; Condensation of Neutrons in Metal Hydrides and Deuterides,", Fusion Technol. 37, 253 (2000).

(7) H. Kozima, J. Warner and J. Dash "Cold Fusion Phenomenon and Atomic Processes in Transition-metal Hydrides and Deuterides" J. New Energy 6-2, 126 (2002).

(8) S. Miguet and J. Dash, "Microanalysis of Palladium after Electrolysis in Heavy Water", Proceedings of 1st Low Energy Nuclear Reactions Conference, College Station, Texas, p. 23 (1995). And a recent work by C. Salas Cano and J. Dash.

(9) R. Kopecek and J. Dash, "Excess Heat and Unexpected Elements from Electrolysis of Heavy Water with Titanium Cathodes", Proceedings of 2nd Low Energy Nuclear Reactions Conference, College Station, Texas, p. 46 (1996). And also J. Warner, PhD. Theses, “Interactions of Titanium with Hydrogen Isotopes” Portland State University, 2002.

(10) G. Baym, H.A. Bethe and C.J. Pethick, "Neutron Star Matter," Nuclear Physics A175, 225 (1971).

(11) J.W. Negele and D. Vautherin, "Neutron Star Matter at Sub-nuclear Densities," Nuclear Physics A207, 298 (1973).

(12) H. Kozima, “Clusters of Neutrons and Protons in Neutron Star Matter and in Solids” J. Scientific Exploration (submitted).

 

2. 国際学会(International Organization)設立の提唱

 境界領域の研究をするときに、非常に不便なのは成果の発表誌が限られてしまうことです。既存の領域の研究者は、自分の研究領域から物を見ますから、境界領域の特徴を殆ど理解できず、議論にならないことがしばしばです。

 そこで、次のような提案をすることになったのですが、問題の性格上、日本文にしてもあまり意味があるとは思えませんので、英文のまま以下にコピーします。

 Proposal of an International Organization, e.g. the International Cold Fusion Society (ICFS)

  

   It is clear that cold fusion research is making progress but the media in which the results are presented is scarce. Therefore, in my opinion, it is desirable to have an organization as an information center for the cold fusion research community throughout the world to compliment existing journals open to cold fusion research.

The International Cold Fusion Society (ICFS) (a tentative name) is an internet-based organization and will be connected with researchers throughout the internet. ICFS will hold a Website (ICFS Website) and play the role of the hub to member websites.

 Roles of the ICFS Website are proposed to be:

1) Keeping records and supplying information of International Conferences (ICCFs) and other Conferences to members,

2) Posting papers presented at these Conferences and published in journals with a limited circulation,

3) Posting a list of members’ personal websites where personal papers can be posted.

The third activity will replace partly or supplement the present style publishing research results (Journals and Proceedings of Conferences). There is no referee system in this style of paper presentation and responsibility is wholly on the author. The date of posting should be understood as the date of presentation of a paper posted in member’s websites.

To post a new paper in one’s website, the paper should be registered to be posted in the page for new works of the ICFS Website. Anyone can learn about it by searching through the ICFS Website.

This will be a new system of academic activity free from the present systems that are inconvenient for researchers in interdisciplinary fields.  Until the establishment of ICFS, all researchers are recommended to maintain their Websites as a part of their academic activity and their experience will be utilized in establishing a better ICFS Website.

A large part of my CFRL Website, especially the part “Cold Fusion Community” will be transferred into appropriate pages in the ICFS Website.

 I am sure that this is a new style of academic activity in this information-dominant world. The cold fusion community should have this type of association as soon as possible.

There are several examples of primitive forms in this direction.

“JCF (Japan CF-research Society) Website” has a link to member’s websites;

   http://fomcane.nucl.eng.osaka-u.ac.jp/jcf/linke.html

The website of “econophysics forum”, also, shows an example with a little bit different purposes from that proposed above:

 http://www.unifr.ch./econophysics/.

 

   I hope that as many people in our community participate discussions on this theme as possible through internet or at occasions to have meeting.

 

March 10, 2002

 

Hideo Kozima

 

3. CFRLウェブサイトとNewsの存在意義

 常温核融合現象(CFP)は非常に複雑な現象ですから、その説明は言うに及ばず、その意味を理解することも困難なことは、この13年間の物理学者の反応をみればあきらかでしょう。この項では、ささやかながら、これまで3年近くにわたってCFRLニュースを出し続け、2年以上にわたってCFRLウェブサイトを維持してきたことの意味を考えたいと思います。

 

3-1. 科学的判断の難しさ

 軽率な批判者は自分の物差しで計りきれないCFPを頭ごなしに批判、中傷しますが、まともな科学者はそんな軽率な態度を取らないこと、当然のことです。拙著にも書いたことも含めて、2例を紹介しましょう。DOE報告のN.F. Ramseyと最近のP. Hodgsonの反応です。

1989年のノーベル賞受賞者N.F. Ramsey は言っています:

"---- As a result, it is difficult convincingly to resolve all cold fusion claims since, for example, any good experiment that fails to find cold fusion can be discounted as merely not working for unknown reasons. Likewise the failure of a theory to account for cold fusion can be discounted on the grounds that the correct explanation and theory has not been provided. Consequently, with the many contradictory existing claims it is not possible at this time to state categorically that all the claims for cold fusion have been convincingly either proved or disproved ----" (Cold Fusion Research, November 1989 – A Report of the Energy Research Advisory Board to the United States Department of Energy –, DOE/S--0073, DE90, 005611.)

オックスフォード大学の核物理学者P. Hodgson,はニューズウィークの取材に対して語っています:

While I think that cold fusion is certainly unlikely, I’m not prepared to make statements that the whole thing is complete rubbish.” (Newsweek (Pacific edition), 10/15/2001, Vol. 138, Issue 16, p.51)

 

3-2 科学的モデルに関する歴史的エピソード

 

水素原子のボーアモデル

ボーアモデルの基本的な仮定は、1.原子核の周りの電子の定常状態の存在と2.原子スペクトルの振動数が二つの定常状態のエネルギー差で決まる(振動数仮定)です。

ある批判者は、定常状態の仮定を批判して、言いました。この仮定は電気力学(古典)に矛盾しているじゃないか。ナンセンスだ。This assumption is nonsensical because assumption of stationary electron orbit in a force field is in contradiction with electrodynamics.”

振動数仮定についても、すぐには理解が得られなかったようですが、さすがにアインシュタインはすぐにその革命的意味を理解して言ったそうです: "そうすると光の振動数は電子の振動数によらないんだね。それは凄いことだ。ボーアの理論(モデル)は正しいに違いない。Then the frequency of the light does not depend at all on the frequency of the electron. And this is an enormous achievement. The theory of Bohr must be then right."

 

3-3. CFRLウェブサイトとTNCFモデルは、最近、Websiteを取り除かせようとする低劣な攻撃を受けました(攻撃者をA.C.と書きます).

 A.C.が公用箋を使って送ってきた手紙の、CFRLウェブサイトに対する攻撃の要点は、次の文章に典型的に現れています(原文のみ):

In an letter printed on official letterhead paper, A.C. wrote as follows:

As you may know, Kozima is a truebeliever (0)` in the phenomenon of so called ‑ cold fusion". He has developed a theory (1) which attempts to explain certain experimental data by assuming the existence of "trapped neutrons" in solids (2). --- Kozima's theory is based on false premises because most of the "data" that he attempts to explain is almost certainly erroneous (3).- - - - - . It is a nonsensical theory invented to explain certain incorrect measurements.- - - -.” “In my view, Professor Kozima should not be allowed to place his website on a university server (4).”

“I also believe that Kozima should not have been allowed to use university facilities to give a course on his theory (5).” (太字、下線、斜体は引用者)

 

まあ、こういう文章を科学者が書くとは、常識では考えられません。A.C.は情人ではないのかもしれません。文章 (0)はもっとも悪質なレッテル張りで、かつて狂熱的な批判者達が使ったものと同じです。A.C.が彼の理解範囲外のまじめな研究者のリストに僕を加えてくれたのは、光栄と言っていいのかもしれません:

I am coming to the conclusion that I live in an entirely different world than any ‘cold fusion scientist’ I have had any dealings with in the past 2 years. These people are: R. George, M. McKubre, T.A. Chubb, Yourself, B.F. Bush, R. Stringham, F.L. Tanzella” (mail from A.C. of Jan. 27).

A.C. はメダワーゾーンに入ったこともなく、その存在さえしらない、先端的な研究とは無縁な男なのでしょう。(メダワーゾーンについてはcf.http://web.pdx.edu/~pdx00210/Miscllnse/Essays/Gluck.htm)

(1)   A.C. が先端的な研究領域で使われるモデルの役割をまったく理解できない

ことを示しています。(2)とそれに続く文章(ここでは省略)は、モデルについての無理解を露呈しています。(このニュースの 1項と 3-1項は、A.C.が普通の頭を持っていればモデルの理解に役立つはずですが、期待するのは無理でしょう) (3) A.C.CF研究の実験データにたいして偏見を持っていることを示していて、ほとんどの実験データが信用できないとしています。 (4) (5) は彼が科学と学問の自由に無知で偏見を持っていることを示しています。このような攻撃ができるのは、A.C.の傲慢と偏見が、自分の無知と不完全な知識の上に立ってするのでしょうね。

見れども見えず、聞けども聴こえず、と昔の人は言ったようですが、同じものを見ても、その意味をまったく理解できない人もいるものです。

A.C.のような論理に従えば、最近Fusion Science and Technology に載った実験データ(Clarke et al.FS&T, Vol.40, p.152 (2001)) は全くのナンセンスでくずみたいなものということもできるでしょう。そこにはある実験ミスがあったとかかれています: “Because failure of a pressure sensor in the expansion volume, 90.6 % of the electrode gas was pumped away after a 5-min equilibration time.” (これに関しては、次のレターも参照のことT. Chubb, FS&T, Vol. 41, No. 2, p.151 (2002).)

CFRLウェッブサイトが多くの訪問者を迎えることは予想していませんでした。しかし、A.C.の攻撃を受けて、狂熱的な批判者が注目していることをしり、存在意義がなくもないことに気が付きました。しかし、モデルの存在意義をこれほどまでに認識していない、科学者を自認している人間がいることには、心底驚いています。今回の講義(1.でその一端を示した)で、科学方法論のさわりのような話をしたところ、聴講学生全員が、新鮮で、目のさめるような衝撃を受けたと言っています。アメリカの教育も詰め込み主義で、必要な方法論的思索をないがしろのしているようです。

 とにかく、A.C.の攻撃は、彼が学問の自由と言論の自由の埒外にいる人間であることをはっきりさせました。(彼の攻撃の一因は、ある原稿をNewsに載せるな、という要求から発しています。)昔の話になりますが、「赤」、「ユダヤ人」、「ブラック」などという言葉が、人を貶めるのに有効に使われた時代がありました。A.C.“truebeliever” (0)は、それを思い起こさせます。こんな風潮がこの北米大陸にはあるのでしょうかね。もっとも日本にも、似たような変人がいるにはいましたが。A.C.やその変人が、たとえいかにすぐれた技術者な計算家であったとしても、彼らは学問の世界とは無縁としか言いようがありません。

 

4. Sonofusionがオークリッジ国立研究所で観測された!

Science March 8

ソノフュージョンSonofusion (bubble fusion) は、液体中の微小な泡を超音波で圧縮したときに生ずる現象で、ソノルミネセンス(そのときの発光)はよく知られていますが、フュージョンが起こるかどうかは、未確認でした。その機構からして、ホットフュージョンに類するもので、CFPとは別物です。ソノフュージョンの可能性は、前に理論的に研究されたことがあり、日本では福島謙二氏(上越教育大、現青森大学)が研究し、論文を発表しています。

K. Fukushima, “Sonofusion; Compressibility of Liquid and Stability of Spherical Cavity,” Proc. ICCF5 (Monte-Carlo, Monaco, 1995) p.523 (1995).

CFPに無知な人たちが、今回発表されたSonofusionにからんで、混乱した意見を述べているのは、いただけません。Science誌の説明と例のアメリカ物理学会のウェッブサイトでB. ParkWhat NewWN)に書いていることを紹介します。38日のWNにも、関連記事がでています。

4.1  Science のウェブサイトのSonofusion記事の説明

Evidence for Nuclear Emissions during Acoustic Cavitation

R.P. Taleyarkhan et al. Science 295, 1868 (2002)

The report by R. P. Taleyarkhan et al. of observations of tritium decay and neutron emissions associated with the collapse of tiny bubbles in deuterated acetone -- and the possibility that those observations may have arisen from fusion reactions within the imploding bubbles -- has generated substantial attention. In the 8 March 2002 issue of Science, we present the research article by Taleyarkhan et al., as well as three associated items: a Perspective by F. D. Becchetti describing the research and its significance; a news article by Charles Seife on some of the controversy stoked by the paper; and an editorial by Science's Editor in Chief, Donald Kennedy, on why Science decided that "publication is the best option." (Science Website)

4.2 Bob Park WNScience批判

BUBBLE FUSION: A COLLECTIVE GROAN CAN BE HEARD.
A report out of Oak Ridge of d-d fusion events in collapsing bubbles formed by cavitation in deuterated acetone, is scheduled for publication in the March 8 issue of Science magazine. Taleyarkan et al. observe 2.5 MeV neutron peaks, evidence of d-d fusion, correlated with sonoluminescence from collapsing bubbles. Pretty exciting stuff huh? It might be, if the experiment had not been repeated by two experienced nuclear physicists, D. Shapira and M.J. Saltmarsh, using the same apparatus, except for superior neutron detection equipment. They found no evidence for 2.5 MeV neutron emission correlated with sonoluminescence. Any neutron emission was many orders of magnitude too small to account for the tritium production reported by the first group. Although distinguished physicists, fearing a repeat of the cold fusion fiasco 13 years ago, [B. Park
はまだ偏見に囚われていてCFPの真実が見えていない.] advised against publication, the editor has apparently chosen not only to publish the work, but to do so with unusual fanfare, involving even the cover of Science. . . .(WN March 1, 2002) (Bracket is at citation.)