La cantidad de energía necesaria para romper la barrera de Coulomb

Esta página web dice que solo se requieren 3-10 keV de energía para romper la barrera de Coulomb para los núcleos de hidrógeno en colisión.

Bastante lejos de lo que dijo originalmente.

¿Es esto cierto? ¿Tiene esto algo que ver con la fusión fría?

PD: Solo soy un entusiasta de la Física, muy lego.

¿Podrías ser más explícito con tu sugerencia? ¿Qué tiene de malo la cifra citada?
Como se publicó originalmente, la pregunta no era realmente una pregunta en absoluto. Lo edité para mejorarlo, pero Cassio, deberías revisarlo y ver si refleja lo que querías saber. Si no, por supuesto, puede editarlo de nuevo.
Lo siento, lo publiqué a toda prisa y olvidé ser más específico.

Respuestas (3)

Si bien la cifra parece relativamente baja (y puede ser un error por un orden de magnitud), todavía está muy por encima O ( 1 mi V ) que son las energías químicas de los electrones en los átomos, por lo que no puede ocurrir como una fluctuación térmica. Casi se excluye que cualquier átomo individual a temperaturas razonables recolecte suficiente energía para atravesar la barrera (aunque el túnel puede ayudar un poco para que uno no tenga que atravesarlo "del todo").

Sin embargo, la cifra 3-10 keV es una gran subestimación para situaciones realistas. Tenga en cuenta que dos protones no pueden fusionarse porque no hay un isótopo de helio-2 ;-) (en realidad existiría un diprotón si la fuerza nuclear fuerte fuera solo un 2 por ciento más fuerte). Se necesita al menos un núcleo de hidrógeno pesado para que la fusión se lleve a cabo y las barreras siempre son más altas, por lo que la cifra de 3-10 keV no es física, independientemente de lo que signifique exactamente. La barrera de Coulomb sube como Z 1 Z 2 para núcleos más grandes (de hecho, incluso un poco más altos que eso). Ya para el par deuterio-tritio comercialmente prometedor (que todavía son solo núcleos de hidrógeno "pesados"), la barrera es de aproximadamente 0,1 MeV. Para cualquier núcleo más grande, la barrera ya es del orden de 1 MeV o varios MeV, comparable a la ganancia de energía de un solo núcleo.

La energía de los electrones de la capa interna puede ser tan grande como los keV, pero eso solo sería suficiente para la (inexistente) fusión de hidrógeno ligero; sin embargo, los electrones de la capa interna solo existen alrededor de núcleos más grandes donde la barrera de Coulomb requerida es más alta. Puede verse que la barrera de Coulomb entre los núcleos es siempre mayor que la energía transportada por los electrones, incluso por los electrones de la capa interna. La barrera de Coulomb entre los núcleos está realmente en MeVs o cerca de ella, mientras que no puede superar los keVs para los electrones de la capa interna.

Se necesita cierta concentración de energía para la fusión. Cuando la energía de un MeV se concentra en una partícula, ya sea un núcleo o un "catalizador" en cualquier diseño hipotético, es legítimo calcular que esta partícula tiene la temperatura de muchos millones de grados Kelvin según mi ∼ k T por lo que no puede ser fusión "fría". Al menos algunas partículas cercanas a la fusión hipotética tienen estas temperaturas enormes y cuando ayuden a los núcleos a fusionarse, los núcleos relevantes también tendrán esta temperatura enorme. Así que no sólo unas pocas partículas sino un "lugar completo" del material nuclear está inevitablemente muy caliente. Por supuesto, se puede intentar hacer que el "lugar caliente" sea muy pequeño geométricamente (por ejemplo, enfocando muchos láseres en un punto), pero tiene que haber un lugar caliente para que se produzca la fusión.

"Tenga en cuenta que dos protones no pueden fusionarse" bueno, ahí está el pag + pag → d + β + + v reacción. No helio, pero sí fusión.
Un buen punto. Esta reacción, y quizás sus extensiones, necesitarían una discusión especial. Pero aún sería cierto que avanzan extremadamente lentamente, en las estrellas, porque se necesita el túnel y la barrera de Coulomb es enorme.

Esto es correcto --- necesitas algunos KeV para romper la barrera de Coulomb y permitir la fusión. Pero unos pocos KeV todavía están muy por encima de la energía de las reacciones químicas ordinarias, y muy por encima de la energía del movimiento térmico, por lo que a temperaturas ordinarias, cuando la energía térmica típica de una molécula es de aproximadamente 1/30 eV, 3 KeV es 100 000 veces mayor. es simplemente enorme. No hay probabilidad de obtener KeV en una sola partícula a través del movimiento térmico.

Aún así, 3KeV es la energía de los electrones de la capa interna, y la dinámica de la capa interna puede posiblemente ser responsable de la fusión en frío: los argumentos de no ir se eluden cuando se excitan las capas internas. Esto muestra que los argumentos teóricos estándar contra la fusión fría no son buenos, pero no explica la fusión fría por sí misma.

Hay un puñado de experimentos con rayos, en los que las personas hacen brillar un rayo de deuterones a energías de 1-20 KeV en un metal deuterado y buscan firmas de fusión. Estos experimentos son notables porque hay mejoras inexplicables en la tasa de fusión a energías de haz bajas, por un factor de aproximadamente 3 (no tan grande para los estándares de fusión fría). La sección transversal medida del haz real para la fusión en caliente todavía es demasiado pequeña para ser responsable de la fusión en frío, pero la fusión en frío no puede ser fusión en caliente de todos modos, o Pons y Fleischmann habrían muerto por el flujo de neutrones.

En la fusión fría, el mayor misterio es cómo se generan partículas alfa sin emisión de neutrones. Dado que este proceso viola el impulso, requiere un cuerpo espectador, un electrón espectador o un núcleo espectador, para recoger el impulso de energía electrostáticamente. Pero un electrón espectador tiene una carga pequeña, y un núcleo espectador requiere que los intermedios de fusión estén cerca del núcleo. Pero las estimaciones del orden de magnitud no descartan la cosa de inmediato, y alguna idea debe funcionar, porque los datos experimentales son abrumadores.

-1 ya que esta es una teoría personal sin evidencia revisada por pares que la respalde. De acuerdo con las preguntas frecuentes del sitio: "Propuestas para sus propias teorías o trabajos personales. Aquí nos ocupamos de la física convencional. Cualquier cosa que no pueda publicarse en una revista acreditada probablemente no sea apropiada en este sitio".
@FrankH: Sobre la fusión fría, esperaba votos negativos, así que está bien. Pero la revisión por pares es una broma, el proceso de revisión por pares no tiene sentido. Es una forma de que un grupo de expertos imbéciles promocione el trabajo de sus amigos imbéciles y excluya el trabajo de otros. Como evidencia, señalo cómo se ve la revisión por pares para la fusión fría. La revisión por pares nunca ha logrado excluir las tonterías de las revistas, pero ha logrado censurar temas importantes. Los teóricos de cuerdas tuvieron que hacerse cargo de Nuclear Physics B para publicar, por ejemplo. Este sitio, e Internet en general, está diseñado para eludir este tipo de censura grupal.
@ColinK: Yo nunca troleo. Me refiero a todo lo anterior. La revisión por pares se ha vuelto obsoleta debido a las comunicaciones modernas, y nunca ha funcionado para su propósito de mantener la basura fuera de las revistas. Ha funcionado para mantener las revistas enfocadas en los temas que los especialistas encuentran interesantes, y ha funcionado para encontrar errores menores y errores tipográficos, y estos quizás sean útiles. Pero las fuentes sin revisión por pares, como arxiv, son superiores en todos los aspectos. La ausencia de revisión por pares significa que se puede prestar atención a los temas incluso si son políticamente impopulares, como la fusión fría.

Sí, esto es aproximadamente cierto y es por eso que la comunidad física es tan escéptica sobre la fusión fría. Simplemente no hay forma de que la presión electroquímica o de la red cristalina pueda superar esta barrera de Coulomb y permitir que ocurra la fusión fría. Se requieren temperaturas y presiones extremadamente altas para cualquier cantidad significativa de fusión de núcleos de hidrógeno o deuterio.

Las afirmaciones extraordinarias requieren pruebas extraordinarias... y todavía no están ahí.

Como @RonMaimon señala aquí , mientras que las interacciones químicas normales con los electrones de valencia no podrían tener ese tipo de energía, los electrones de la capa interna sí podrían.
Tengo mucho respeto por Ron Maimon y su teoría personal puede terminar siendo correcta, pero no hay suficientes datos experimentales ni suficiente teoría revisada por pares para considerar la fusión fría como algo más que pseudociencia en este momento. No tengo las credenciales para criticar su teoría, pero debe haber expertos que las tengan. Solo estoy informando sobre lo que he escuchado de físicos nucleares y de partículas competentes.
@FrahkH: -1, es peligroso decir "afirmaciones extraordinarias requieren evidencia extraordinaria", porque, en ciencia, las afirmaciones extraordinarias solo requieren evidencia ordinaria, solo un poco más, de fuentes independientes, sin conexión y con buena revisión. cualquier otra cosa, en palabras de Schwinger, reemplazaría la ciencia con la censura y la crítica con venenosa crítica. Esta es la razón del voto negativo. La evidencia experimental en este caso es abrumadora y no creo que nadie pueda rechazarla. El hecho de que los "expertos" digan lo contrario es solo una señal de que los expertos suelen ser tontos.
...pero, por supuesto, no me estás llamando idiota, ¿verdad...? La cita de "Afirmaciones extraordinarias..." es de Carl Sagan, ¿era él también idiota? De acuerdo con las preguntas frecuentes "Etiqueta: se requiere cortesía en todo momento; no se tolerará la mala educación". Note que dije que tenía mucho respeto por @RonMaimon...
@FrankH: ¿Es usted un experto nuclear? El idiota específico que tenía en mente es Richard Garwin. Es un destacado experto nuclear que rechaza la fusión fría en público, pero en documentos gubernamentales más privados admite que los experimentos producen un calor inexplicable. De hecho, escuché una charla de él, donde hablaba sobre bombas sucias y el modelo de cáncer lineal sin umbral de la década de 1950, y le pregunté si LNT es un buen modelo, considerando la teoría moderna del punto de control de mutación acumulativa del cáncer. Él dijo: "Hay locos que dicen que no, pero LNT funciona". Lo busqué y, por supuesto, está completamente equivocado.
@FrankH: Una vez más, no los estaba insultando, solo quiero darles a algunos de los críticos destacados de la fusión fría una muestra de su propia medicina. Vea esto: youtube.com/watch?v=wR-AohRWbBo , "incompetencia y delirios" de hecho. Sobre Carl Sagan, esta cita es extremadamente problemática. Es incorrecto exigir evidencia extraordinaria, solo evidencia ordinaria que puede verificar de forma independiente. Para ver a un crítico de fusión fría revisando una configuración de fusión fría, mira aquí: youtube.com/watch?v=cgRiTphJRkg&NR=1
La cantidad de energía necesaria para romper la barrera de Coulomb
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