"ENERGY NEUTRINO" - ელექტროენერგიის გამომუშავების უფასო ტექნოლოგია

2024 ავტორი: Seth Attwood | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2023-12-16 16:09

ბოლო ათწლეულების განმავლობაში გლობალური კლიმატის ცვლილებებთან დაკავშირებით, რაც გამოწვეულია, სხვა საკითხებთან ერთად, ადამიანის ცხოვრების უპასუხისმგებლო და შორსმჭვრეტელობით, ახალი ტექნოლოგიების განვითარებისა და ახალი მასალების შექმნის საკითხი, რომელიც უზრუნველყოფს არა მხოლოდ კომფორტულ ცხოვრებას ადამიანისთვის., მაგრამ ასევე შეუძლია რადიკალურად შეამციროს ადამიანის სიცოცხლის უარყოფითი გავლენა საკუთარ ჰაბიტატზე.

ადამიანის აქტივობის გავლენა კლიმატზე არის მრავალკომპონენტიანი და ძალიან რთული თემა, მათ შორის როგორც ადამიანის ნარჩენების განადგურება, ასევე უარის თქმა წიაღისეული საწვავის დაწვაზე ელექტროენერგიის წარმოებისთვის და მისი შიდა წვის ძრავებისთვის გამოყენებაზე.

სამეცნიერო საზოგადოებაში დიდი ხანია მიმდინარეობს დისკუსია იმის შესახებ, თუ რამდენად რეალურია ელექტროენერგიის წარმოქმნა კოსმოსური ნეიტრინოს ნაწილაკებისგან. ერთი მხარე დადებითად ამტკიცებს, რომ კოსმოსური ნეიტრინოების ნაკადი დედამიწის ზედაპირზე სტაბილურია დღე და ღამე, მიუხედავად ამინდისა და წელიწადის დროისა, და თუ მეცნიერებმა ისწავლეს როგორ მიიღონ ელექტროენერგია რადიაციის ხილული სპექტრიდან (მზის შუქი), მაშინ ის. შესაძლებელია დენის მიღება რადიაციის უხილავი სპექტრიდან (როგორიცაა კოსმოსური ნეიტრინოები) ან სხვა სახის გამოსხივება. და საკითხი მხოლოდ ახალი მასალების შექმნაშია, რაც საშუალებას მისცემს ნეიტრინოების ენერგიის ელექტრო დენად გადაქცევას.

პესიმისტები ამტკიცებენ, რომ მიუხედავად იმისა, რომ ნობელის პრემია ფიზიკაში 2015 წელს მიენიჭა იმის დასადასტურებლად, რომ ნეიტრინოებს მასა აქვთ, ეს მასა ძალიან მცირეა (ელექტრონებზე გაცილებით მსუბუქია). „თუ დავდებთ პოსტულაციას, რომ ენერგიის მიღება შესაძლებელია ნეიტრინოდან, მაშინ ჩნდება ორი კითხვა: რა ფასად და იქნება თუ არა ის პრაქტიკული? მარტივად რომ ვთქვათ, ტექნიკური და ეკონომიკური მიზანშეწონილობა უნდა იყოს დემონსტრირებული, ამბობს პროფესორი იეჰია ხალილი, იელის უნივერსიტეტი, აშშ და მკვლევარი, ოქსფორდის უნივერსიტეტი, დიდი ბრიტანეთი. მას შეუერთდა ჟაკ როტურიე ბორდოს უნივერსიტეტიდან - „ყინულის კუბის ექსპერიმენტი არის კიდევ ერთი შესანიშნავი დემონსტრირება ნეიტრინოების უკიდურესად მცირე ურთიერთქმედების მატერიასთან. დიახ, გარკვეული ენერგია გადადის ამ პროცესში. მაგრამ არ არსებობს იმის შანსი, რომ მიიღოთ საკმარისი ენერგია ელექტროენერგიის გამომუშავებისთვის, თუნდაც ერთი კვერცხის მოსამზადებლად.” მაგრამ არიან თუ არა მეცნიერები თეორეტიკოსები, რომლებიც სწავლობენ ძირითადად ნეიტრინო ფიზიკის ფუნდამენტურ საფუძვლებს და არა მათ გამოყენებას?

აღსანიშნავია, რომ ბოლო წლებში გაჩნდა უამრავი პუბლიკაცია, რომელიც აღწერს ამ თემაზე ჩატარებულ კვლევებს. სხვადასხვა ქვეყნის მეცნიერთა პუბლიკაციების გაანალიზებისას კი შეგვიძლია დავასკვნათ, რომ ენერგიის გამომუშავებისთვის კოსმოსური ნეიტრინოების გამოყენების გზა მდგომარეობს ატომური ვიბრაციის გაზრდილი მასალების შექმნაში. ბუნებაში, ETH (Eidgen? Ssische Technische Hochschule, Z? Rich) პროფესორი ვანესა ვუდი და მისი კოლეგები განმარტავენ, თუ რა პროცესები იწვევს ატომურ ვიბრაციას მასალების ნანოზომის დროს და როგორ შეიძლება ამ ცოდნის გამოყენება ნანომასალების სისტემატიურად შემუშავებისთვის სხვადასხვა აპლიკაციისთვის. პუბლიკაცია აჩვენებს, რომ როდესაც მასალები იწარმოება 10-20 ნანომეტრზე ნაკლები ზომით, ანუ ადამიანის თმაზე 5000-ჯერ თხელი, ნანონაწილაკების ზედაპირზე გარე ატომური ფენების ვიბრაციები დიდია და მნიშვნელოვან როლს თამაშობს იმაზე, თუ როგორ. მასალა იქცევა. ყველა მასალა შედგება ატომებისგან, რომლებიც ვიბრირებენ.ეს ატომური ვიბრაციები, ანუ „ფონონები“პასუხისმგებელნი არიან მასალებში ელექტრო მუხტისა და სითბოს გადაცემის შესახებ.

ამავდროულად, გრაფენის ნანოსტრუქტურების გამოყენება ახალი ტექნოლოგიების შექმნისას ყველაზე დიდ ყურადღებას იპყრობს. მაგრამ იმისთვის, რომ უკეთ გავიგოთ თანამედროვე მასალები, როგორიცაა გრაფენის ნანოსტრუქტურები და გავაუმჯობესოთ ისინი მოწყობილობებისთვის ოპტო-, ნანო- და კვანტურ ტექნოლოგიებში, მნიშვნელოვანია გვესმოდეს, თუ როგორ მოქმედებს ფონონები - ატომების ვიბრაცია მყარ სხეულებში - მასალების თვისებებზე. ახლახან გამოქვეყნებული ნამუშევარი აჩვენებს, რომ ვენის უნივერსიტეტის, იაპონიის მეცნიერებისა და ტექნოლოგიების მოწინავე ინსტიტუტის (AIST), რომის JEOL-ისა და La Sapienza უნივერსიტეტის მეცნიერებმა შეიმუშავეს ტექნიკა, რომელსაც შეუძლია გაზომოს ყველა ფონონი, რომელიც იმყოფება ნანოსტრუქტურულ მასალაში. ამგვარად, მათ პირველად შეძლეს ავტონომიური გრაფენის ყველა ვიბრაციული რეჟიმის დამკვიდრება, ასევე სხვადასხვა ვიბრაციის რეჟიმის ლოკალური გაფართოება გრაფენის ნანობოჭკოებში. ეს ახალი მეთოდი, რომელსაც მათ უწოდეს "large-q mapping", ხსნის სრულიად ახალ შესაძლებლობებს სივრცითი და იმპულსური ფონონის გაფართოების დასამკვიდრებლად ყველა ნანოსტრუქტურულ და ასევე ორგანზომილებიან თანამედროვე მასალაში. ეს ექსპერიმენტები ხსნის ახალ შესაძლებლობებს ლოკალური ვიბრაციის რეჟიმების შესასწავლად ნანომეტრის მასშტაბით სპეციფიკურ მონოფენებამდე.

ლოკალური მედის ვიბრაციების სქემატური წარმოდგენა გრაფენში, რომელიც აღგზნებულია გადაცემული სწრაფი ელექტრონების ტალღის ფრონტით. (სურათის კრედიტი: © Ryosuke Senga, AIST)

თუმცა, Neutrino Energy Group-ის მეცნიერებმა გერმანელი მათემატიკოსისა და ბიზნესმენის ჰოლგერ შუბარტის ხელმძღვანელობით ყველაზე შორს წავიდნენ ენერგიის გენერირებისთვის გრაფენზე დაფუძნებულ მასალებში უახლესი განვითარების პრაქტიკულ განხორციელებაში. მრავალწლიანი თეორიული და პრაქტიკული განვითარების გამოყენებით შეიქმნა მრავალშრიანი საფარის მასალა ნანომასშტაბიანი სისქით, რომელიც დაფუძნებულია დოპირებული გრაფენისა და სილიციუმის საფუძველზე, რომელსაც შეუძლია წარმოქმნას პირდაპირი დენი არა მხოლოდ კოსმოსური ნეიტრინოების, არამედ სხვა სახის გამოსხივების გავლენის ქვეშ, როგორიცაა ელექტროსმოგი. მაგალითად. ატომური ვიბრაციის გასაზრდელად ჩატარდა საფარის ფენების დოპინგი.

კოსმოსური მაღალენერგეტიკული ნეიტრინოების და სხვა გამოსხივების ზემოქმედებით ძლიერდება ატომური ვიბრაციები, რაც იწვევს რეზონანსს, რომელიც გადადის ლითონის ფოლგაში და შედეგად მიღებული ენერგია გარდაიქმნება ელექტრო ენერგიად. უფრო მეტიც, ატომური ვიბრაციებიდან რეზონანსზე გადასასვლელად საკმარისია კოსმოსური ნეიტრინოებიდან ძალიან მცირე ენერგიის მიღება შექმნილი მრავალშრიანი ინოვაციური მასალის წყალობით.

პროფესორ იეჰია ხალილის ზემოთ ნახსენებ კომენტარებთან დაკავშირებით, ნეიტრინო ენერგეტიკის ჯგუფის სამეცნიერო საბჭო აღნიშნავს შემდეგს: „ჩვენი შეფასებით, ამ ტიპის ენერგიის წარმოების ღირებულება მნიშვნელოვნად ნაკლები იქნება სხვა სახის წარმოების ღირებულების 50%-ზე. ენერგია და მართლაც დიდი ინდუსტრიული მასშტაბით ბევრად უფრო მომგებიანი.”

გარდა ამისა, დენის წყარო ძალიან კომპაქტურია და არ საჭიროებს საოპერაციო და ტექნიკურ ხარჯებს. მაგალითად, A-4 ზომის ფოლგის ფურცელი, რომელიც დაფარულია დოპირებული ნანონაწილაკების სპეციალური მკვრივი ფენით, უზრუნველყოფს სტაბილურ გამომავალ ელექტრო ენერგიას ლაბორატორიულ პირობებში 2,5-3,0 ვტ. NEUTRINO POWER CUBE®, რომელიც შექმნილია 4,5-დან 5,5 კვტ/სთ სიმძლავრის ელექტროენერგიის გამოსამუშავებლად, ექნება „დიპლომატის“კომპაქტური ზომა.

მუშაობის პრინციპი შეიძლება შევადაროთ ფოტოელექტრო უჯრედებს, სადაც სინათლე (ხილული გამოსხივების სპექტრი) გარდაიქმნება ენერგიად. NEUTRINO POWER CUBE®-ის მთავარი უპირატესობა და განსხვავება მდგომარეობს იმაში, რომ ენერგიის გამომუშავება შესაძლებელია მუდმივად 24 საათის განმავლობაში, ვინაიდან ფონური გამოსხივება (უხილავი გამოსხივების სპექტრი) აღწევს დედამიწას სრულ სიბნელეშიც კი.

ასეთი ზომები და გამომავალი მონაცემები საშუალებას იძლევა Neutrino Power Cube® ნეიტრინო დენის წყაროს ფართო გამოყენება სხვადასხვა მოწყობილობებსა და მოწყობილობებში, ელექტრო სატრანსპორტო საშუალებებში და სამრეწველო ენერგიის გამომუშავებამდე.

სამეცნიერო საზოგადოებასა და პრესაში ინტენსიური დებატების კომენტირებისას, Neutrino Energy Group-ის აღმასრულებელი დირექტორი ჰოლგერ შუბარტი აკრიტიკებს საზოგადოების სიბნელეში რჩება, მიუხედავად იმისა, რომ ცოდნის ამჟამინდელი მდგომარეობა ნეიტრინო ნაწილაკების ფიზიკის სფეროში რეალურ შესაძლებლობებს გვთავაზობს. თანამედროვე პრობლემების სრულიად ახალი მიდგომებით გადაჭრისთვის… „რადიაციული უხილავი სპექტრის ნაწილაკებს, რა თქმა უნდა, შეუძლიათ ადამიანებს დღითიდღე უფრო მეტი ენერგიით მიაწოდონ, ვიდრე მსოფლიოს ნებისმიერ წიაღისეულ რესურსს“, - აცხადებენ კომპანიის მეცნიერები. მათი აზრით, მიმდინარე კვლევები ჩვენზე მაღლა დგას ამ უზარმაზარ ენერგეტიკულ ველზე, რომლის გამოყენებაც მომავალში დაგვჭირდება, იმის ნაცვლად, რომ გავაგრძელოთ „დედამიწის თხრა“.

მიუხედავად იმისა, რომ Neutrino Energy Group არის გერმანულ-ამერიკული კვლევითი ალიანსი, ჰოლგერ შუბარტი აკრიტიკებს გერმანიაში არსებულ ვითარებას: „გერმანია ჩამორჩება გლობალურ გამოყენებით კვლევებში. ნეიტრინო ფიზიკის სფეროში მნიშვნელოვანი აღმოჩენები ჯერ არ მოსულა გერმანიის კვლევით გარემოში - განსხვავებით შეერთებული შტატებისა და მსოფლიოს მრავალი სხვა ქვეყნებისგან, სადაც ისინი უკვე მიეკუთვნებიან აღიარებულ ცოდნას. რა თქმა უნდა, საინტერესო იქნებოდა ვიცოდეთ, საიდან გაჩნდა ნეიტრინოები და, რა თქმა უნდა, ძალიან საინტერესოა სამხრეთ პოლუსზე - პრაქტიკულად მსოფლიოს მეორე მხარეს - ნეიტრინოების მოძრაობის დოკუმენტირება და ზოგჯერ ერთი მაინც "დაჭერა". ნაწილაკი, მაგრამ ეს არ უნდა იყოს პრიორიტეტი მილიონობით "კვლევის" საშუალების გამოყენებისას - მეცნიერების ჭეშმარიტი მიზანი არ უნდა დაგვრჩეს მხედველობიდან - ეს მიზანი, შუბარტის აზრით, არის პრაქტიკული ცოდნის ძიება და მოპოვება, რათა სამყარო უკეთესი გახდეს. ადგილი, და ამ კონკრეტულ შემთხვევაში, იპოვონ შესაძლებლობა გამოიყენონ მზის და კოსმოსური გამოსხივების მაღალი ენერგიის უხილავი სპექტრი ენერგიის გამომუშავებისთვის.

უფრო დეტალური ინფორმაციის მიღება შესაძლებელია: