В квантовой теории доказано, что минимально возможная энергия элементарного осциллятора не может быть меньше 0,5hν [6]. Эти половинки при широком диапазоне волн задают очень высокий уровень энергии вакуума. Это, так называемая, нулевая энергия электромагнитных колебаний. Экспериментально энергия вакуума наблюдается в эффекте Лэмба-Ризерфорда и в эффекте Казимира. Плотность энергии вакуума определяется соотношением [6]:
,
где: h – постоянная Планка, a – коэффициент, ν – частота.
Отсюда следует, что энергия вакуума может быть очень большой. По словам Р.Фейнмана и Дж.Уилера, энергетический потенциал вакуума настолько огромен, что " в вакууме, заключенном в объеме обыкновенной электрической лампочки, энергии такое большое количество, что ее хватило бы, чтобы вскипятить все океаны на Земле ". Однако, вследствие высокой симметрии вакуума, непосредственный доступ к этой энергии весьма затруднителен. В результате, находясь, по существу, среди океана энергии, человечество вынуждено пользоваться только традиционными способами ее получения, основанными на сжигании природных энергоносителей. Тем не менее, при нарушении симметрии вакуума доступ к океану энергии возможен.
Современные способы получения энергии можно схематически представить так:
С + О2 →СО2 + 0,0046 MeV,
235U → 0,85 MeV/нуклон + ядерные отходы,
D + T → 4He + 17,6 MeV.
Если проанализировать эти способы получения энергии, то можно увидеть, что конечным продуктом в цепи энергетических преобразований является вещество. Причем, это конечное вещество становится, как правило, более опасным для биосферы, чем исходный энергоноситель. Мир уже свыкся с мыслью, что для получения энергии нужно воздействовать на вещество и на конечной стадии также получать вещество. Это относится и к энергетике, основанной на сжигании природного топлива, и к атомной энергетике, и к термоядерному синтезу. При этом стоимость получаемой энергии остается высокой, а отходы являются очень опасными для биосферы. Для таких способов получения энергии подходит формулировка: "вещество в начале энергопреобразований - вещество в конце энергопреобразований". Задача состоит в том, чтобы найти новые способы получения энергии, свободные от недостаков традиционной схемы. Новая схема энергопреобразований должна выглядеть так: "вещество в начале энергопреобразований – энергия в конце ". Тогда на конечной стадии энергопреобразований не будет появляться опасное для биосферы вещество. Это возможно лишь в случае, если в схеме энергопреобразований отсутствуют реакции синтеза, а вместо них реализуются реакции деструктуризации вещества. Такое возможно в среде энергонасыщенного вакуума, где происходит нарушение его симметрии. В результате реализуется не прямой доступ к энергии вакуума, а осуществляется обмен энергии вакуума на энергию, содержащуюся в веществе. Преобразование вещества в энергию позволит значительно увеличить количество получаемой энергии и сделать процесс получения энергии экологически чистым. Новую схему энергопреобразований можно реализовать при наличии высокого уровня энергии возбуждения вакуума и воздействием этой энергией на вещество. В качестве “топлива” для этой цели идеально подходит протон.
Во второй половине 20-го века теоретическая физика пришла к выводу о возможности распада протона [6,11]. Распад протона представляет собой очень заманчивое явление для цели получения вакуумной энергии. Подтвердим это конкретными расчетами. В [3,7,8,10] найдены физические константы hu, tu, lu, α, π, относящиеся к вакууму. Эти константы позволили получить математическим расчетом массу протона [5]. Формулы для массы протона, с применением универсальных суперконстант вакуума hu, tu, lu, α, π, непосредственно следуют из соотношений (1) - (7), описывающих внутренюю структуру этой частицы, и имеют вид:
Отметим, что из приведенных выше формул, непосредственно следует важнейшая фундаментальная физическая константа mp/me [5,8,10]. В формулы массы протона входит слагаемое, которое представляет собой энергию связи. Эта энергия задает степень устойчивости частицы. У нас появилась возможность вычислить ее значение. Формула для определения энергии связи протона имеет вид [5]:
(8)
Значение энергии связи, вычисленное по этой формуле, равно 107,74 Мэв (≈108 Мэв) и составляет около 11,5% от энергии покоя протона. Таким образом, определена важнейшая характеристика протона, знание которой является ключевым моментом для реализации нового способа получения энергии. Если протону сообщить дополнительную энергию, такую, чтобы она превышала энергию связи (≈108 MeV), то он становится неустойчивым и распадается на легкие частицы, имеющие очень малое время жизни. Такое возможно при определенном уровне энергонасыщения вакуума в локальной зоне пространства, где находится протон. На этом основан новый способ получения энергии.
Основной этап энергопреобразований в новом способе получения энергии можно представить так:
p+ + 108 MeV → 938 MeV
Здесь вместо реакции синтеза вещества реализуется энергонасыщение протона, что приводит к его деструктуризации. На рис.1 показана полная схема энергопреобразований в новом способе получения энергии.
Расход электролита ≈ 1 грамм на 2500 кВт∙час.
Выделение О2 ≈ 0,7 литра на 2500 кВт∙час.
Рис.1. Схема энергопреобразований в новом способе получения энергии.
Расчеты показывают, что энергия связи равная 107,74 Мэв, представляет собой набор дискретных уровней энергии и содержит 10 составляющих:
107,74 Мэв =54,9+20,35+13,35+8,23+4,84+2,84+1,62+0,87+0,48+0,26 (Мэв).
Соответственно, энергетическое воздействие на протон должно осуществляться квантами энергии и должно соответствовать приведенной выше 10-ти шаговой сетке энергетических уровней. Поскольку все элементарные частицы, на которые распадается протон, являются неустойчивыми, то такая схема не приводит к появлению остаточного вещества на конечной стадии энергопреобразований [12, 13]. Это делает способ экологически чистым. Другим достоинством нового способа является беспрецедентно высокий энергетический выход. Как видно из формул для массы протона и из соотношения (8), удельная энергия более чем в 1000 раз превышает возможности атомной энергетики и в десятки раз превышает возможности термоядерного синтеза, оставаясь при этом экологически чистым способом. В этом способе осуществляется воздействие на ядра атомов водорода. Воздействие осуществляется в локальной зоне пространства при энергонасыщении вакуума в среде электропроводной жидкости. Способ позволяет получать тепловую и электрическую энергию. Расчеты показывают, что энергетический выигрыш составляет величину: К=4,8 – 8,6. Расходным материалом является электролит. Расход электролита составляет ≈ 1 грамм на 2500 кВт∙час энергии. При использовании электролита на водной основе будет образовываться остаточное вещество – кислород. Для генератора мощностью 100 кВт выделение О2 составляет очень незначительное количество ≈ 0,25 м3 в год.
Изложенный выше подход может найти применение для утилизации различных отходов производства в промышленности и энергетике. Воздействие на вещество с целью его деструктуризации может стать универсальным и эффективным инструментом обеспечения экологической безопасности производства и превращения отходов производства в тепловую энергию. Это принципиально меняет взгляд на существующие виды и классы энергоносителей и позволит рассматривать даже опасные отходы как потенциальные энергоносители.
ЛИТЕРАТУРА
1. М.Жакоб, П.Ландшофф. Внутренняя структура протона. УФН, т. 133, вып. 3, 1981.
2. Н.В.Косинов Эманация вещества вакуумом и законы структурогенеза. Физический вакуум и природа, N1, 1999.
3. Н.В.Косинов Физический вакуум и гравитация. Физический вакуум и природа, N4, 2000.
4. Н.В.Косинов. Беспроводная передача энергии. Идея. N2, 1994, с.221 –227.
5. Н.В.Косинов. Происхождение протона. Физический вакуум и природа, N3, 2000.
6. Я.Б.Зельдович. Теория вакуума, быть может, решает проблему космологии. УФН, т. 133, вып. 3, 1981.
7. N. Kosinov. “Five FundamentalConstants of Vacuum, Lying in the Base of allPhysicalLaws, Constants and Formulas”. PhysicalVacuum and Nature, N4, (2000).
8. N.V.Kosinov, Z.N.Kosinova. “Tie of Gravitational Constant G and Planck Constant h”. 51st International Astronautical Congress 2-6 Oct. 2000/Rio de Janeiro, Brazil.
9. А.В. Анисимов. Информатика. Творчество. Рекурсия. К., Наукова думка, 1988.
10. Н.В. Косинов. “Пять универсальных физических констант, лежащих в основе всех фундаментальных констант, законов и формул физики”. Шестая Международная конференция “Современные проблемы естествознания”. Программа и тезисы. С-Петербург, август, 2000 г.
11. А.Д.Сахаров. Нарушение СР-инвариантности. С-симметрия и барионная асимметрия Вселенной. Письма в ЖЭТФ, т.5, 1967, с.33-35.
12. Н.В.Косинов, В.И. Гарбарук. Вакуумное происхождение электрона. Физический вакуум и природа, N1, 1999.