La fusion par conditionnement du champ plutôt que par la chaleur

Pourquoi la bibliothèque le suggère

La mesure que cette fiche nomme, sous forme de paillasse : deux passages de puissance délivrée identique sur une même cible chargée, un troisième qui inverse le conditionnement, et un compteur que personne ne touche entre les deux. Fixez le décalage que vous acceptez de supposer, et lisez de combien les comptages devraient bouger avant qu'une différence soit un résultat et non une fluctuation d'un passage au suivant.

La paire de tirs : faisceau conditionné contre faisceau non conditionné

Voici l'expérience qui trancherait une affirmation sur le conditionnement du champ, montée comme un banc. Une cible chargée, un compteur de neutrons, deux tirs dans la même séance à puissance délivrée identique — le dispositif de conditionnement en marche pour l'un, éteint pour l'autre — puis un troisième tir avec le conditionnement inversé. Personne ne touche au compteur ni à la cible entre-temps. Réglez l'énergie du faisceau, le métal hôte et le décalage que vous voulez éprouver, et lisez ce à quoi une différence sur ce compteur donnerait droit.

Quel tir le compteur est en train de lire

Tir un : conditionnement éteintTir deux : conditionnement en marcheTir trois : conditionnement inversé

Le banc, de gauche à droite

Énergie de bombardement du faisceau

2 500

Deux deutons de masse égale, donc l'énergie de collision dans le centre de masse vaut la moitié de l'énergie de bombardement. Le banc s'ouvre à 2500 électronvolts, l'énergie de bombardement que rapporte Kasagi.

Métal hôte, avec son énergie d'écrantage mesuréeGaz de deutérium (référence) — 25 électronvolts d'écrantageTitane — 27 électronvolts d'écrantageAluminium — 190 ± 15 électronvolts d'écrantageZirconium — 297 ± 8 électronvolts d'écrantagePalladium — 313 ± 2 électronvolts d'écrantageTantale — 322 ± 15 électronvolts d'écrantageOxyde de palladium — 600 électronvolts d'écrantage

L'énergie d'écrantage de l'hôte est une mesure publiée et elle est présente dans tous les tirs de la séance. Elle se simplifie donc exactement dans la comparaison, et c'est pourquoi les barres ci-dessous ne portent que le décalage supposé.

Décalage supposé du conditionnement

313

Ce réglage est la proposition, pas une mesure. Froning, Barrett et Miley ont publié des estimations paramétriques de l'énergie d'entrée qu'un tel conditionnement pourrait épargner ; aucune expérience n'a encore comparé un faisceau conditionné à un faisceau non conditionné sur la même cible, donc aucun chiffre n'existe à mettre ici.

Le réglage s'arrête à 600 électronvolts parce que c'est la plus grande énergie d'écrantage mesurée dans toute cette bibliothèque — oxyde de palladium, d'après la fiche Kasagi. Le banc ne dessinera pas un conditionnement plus grand qu'une mesure existante. Kasagi : les énergies d'écrantage mesurées qui fixent l'échelle de ce banc, l'oxyde de palladium en tête à 600 électronvolts (en anglais)

Revenir aux réglages de départ

• Tir un : conditionnement éteint
• Tir deux : conditionnement en marche
• Tir trois : conditionnement inversé

Tir deux : conditionnement en marche

Ce que ce tir lirait: À puissance délivrée identique, sur la même cible et par le même compteur, la seule grandeur qui bouge est le taux auquel les paires passent par effet tunnel. La loi de Coulomb nue, la constante de Planck et la constante de structure fine sont les mêmes dans les trois tirs, et le panneau à côté des barres les redonne inchangées.

Taux, ce tir divisé par le premier:

9

Ordres de grandeur face au tir un:

1,0

Décalage effectif appliqué dans ce tir:

313 électronvolts

Énergie de collision dans le centre de masse:

1 250 électronvolts

Contrôle d'inversion. Le tir trois retombe exactement sur le tir un. Un banc qui ne fait pas cela n'a pas mesuré le conditionnement.

Tenu fixe dans les trois tirs. Puissance délivrée du faisceau, charge de la cible, compteur et géométrie, chambre et séance. Entre le tir un et le tir deux, une seule chose change, et c'est la forme du champ.

Ce qu'une différence sur ce compteur affirmerait

• Que le taux d'effet tunnel dépend de la forme du champ où se trouvent les noyaux, et pas seulement de l'énergie qu'on leur délivre.
• Que l'effet est assez grand pour se lire à une énergie de faisceau annoncée, dans un hôte annoncé et à une puissance délivrée annoncée.
• Qu'il s'inverse quand le conditionnement s'inverse, ce qui le sépare d'une dérive du banc.

Ce qu'elle n'affirmerait pas

• Rien sur la loi de Coulomb nue, la constante de Planck ou la constante de structure fine, que le panneau ci-dessus redonne inchangées à chaque tir.
• Rien sur l'énergie nette : le rapport de deux lectures de compteur n'est pas une section efficace, ni une mesure de chaleur, ni une puissance de sortie.
• Rien sur le mécanisme. Une différence de taux dit que la forme du champ compte ; quelle structure de jauge le fait est un autre débat.

La mesure qui tranche. Le rendement en neutrons deutérium-deutérium à charge de cible fixe et puissance délivrée fixe, conditionné contre non conditionné, la différence s'inversant quand le conditionnement est inversé.

Portée : ce banc dessine un rapport de facteurs de pénétration entre deux tirs du même appareil. La physique nucléaire à l'intérieur de la barrière est tenue fixe, donc les nombres sont des taux contre des taux — pas une section efficace, pas une mesure de chaleur, pas une puissance de sortie. Le bilan énergétique d'une telle machine est une mesure à part, qui n'a pas été faite.

Les fiches dont ce banc est fait

• Froning, Barrett et Miley 2012 : des champs électromagnétiques spécialement conditionnés pour réduire l'énergie d'entrée de la fusion (en anglais)
• Fontana et Baker 2007 : fusion nucléaire induite par ondes gravitationnelles de haute fréquence, la version bien plus extrême de la même logique (en anglais)
• Carpinteri et ses collègues 2012 : production de neutrons par la fracture de roches piézoélectriques, l'expérience compagnon bon marché (en anglais)
• Kasagi : les énergies d'écrantage mesurées qui fixent l'échelle de ce banc, l'oxyde de palladium en tête à 600 électronvolts (en anglais)

David Froning, Terence Barrett et George Miley soutiennent que l'électromagnétisme ordinaire a la structure de jauge la plus simple possible, dont le moment cinétique se comporte comme celui de particules de spin un — ce qui explique pourquoi des charges de même signe se repoussent — tandis que les champs à l'intérieur d'un noyau ont une structure plus riche dont le moment cinétique se comporte comme du spin deux, pour lequel des charges de même signe s'attirent ; Barrett avait déjà montré comment produire des champs électromagnétiques porteurs de cette structure plus riche, et l'article livre les premières estimations paramétriques de l'énergie d'entrée qu'un tel conditionnement pourrait économiser (Specially Conditioned EM Fields to Reduce Nuclear Fusion Input Energy Needs, 2012). Une version bien plus extrême de la même logique change la métrique plutôt que le champ : Giorgio Fontana et Robert Baker proposent de tirer des ondes gravitationnelles focalisées à haute fréquence dans le combustible, soutenant que l'effet de mémoire non linéaire rapproche fortement un électron de deutérium de son noyau et élève sa masse effective — une fusion catalysée par muon sans le muon (High-Frequency Gravitational Wave Induced Nuclear Fusion, 2007). Et un cadre entièrement ordinaire montre des champs électromagnétiques collectifs en matière condensée atteignant des énergies nucléaires : broyer une roche piézoélectrique et les champs sur les surfaces de fracture fraîches accélèrent des électrons assez fort pour produire des neutrons par l'interaction faible standard (Neutron production from the fracture of piezoelectric rocks, 2012).

L'expérience ou la construction

La version constructible est celle du conditionnement de champ, et le matériel est un onduleur ou une hélice bobinée imposant une structure cohérente sur un faisceau qui éclaire ensuite une cible en réseau chargé. Faire tourner la cible deux fois — faisceau conditionné et faisceau non conditionné de puissance totale identique — dans la même session, avec le compteur de neutrons non touché entre les tirs. La mesure qui tranche est le rendement de neutrons deutérium-deutérium à chargement de cible et puissance délivrée fixes, conditionné contre non conditionné, l'écart s'inversant quand le conditionnement est inversé. L'expérience de la roche piézoélectrique est le compagnon bon marché : c'est une presse hydraulique, un échantillon porteur de quartz et un compteur de neutrons, et c'est un effet réel et publié que presque personne n'a re-mesuré.