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/ NetNews Usenet Archive 1992 #16 / NN_1992_16.iso / spool / sci / physics / fusion / 1789 < prev    next >
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Text File  |  1992-07-23  |  6.4 KB  |  120 lines

  1. Newsgroups: sci.physics.fusion
  2. Path: sparky!uunet!zaphod.mps.ohio-state.edu!magnus.acs.ohio-state.edu!usenet.ins.cwru.edu!mrg!rpetsche
  3. From: rpetsche@mrg.tmc.edu (Rolfe G. Petschek)
  4. Subject: Re: Why Ying?
  5. Message-ID: <1992Jul23.150942.4310@usenet.ins.cwru.edu>
  6. Sender: news@usenet.ins.cwru.edu
  7. Nntp-Posting-Host: mrg.phys.cwru.edu
  8. Reply-To: rpetsche@mrg.CWRU.EDU (Rolfe G. Petschek)
  9. Organization: CWRU Physics Department
  10. References: <1992Jul23.182537.1@cc.newcastle.edu.au>
  11. Date: Thu, 23 Jul 92 15:09:42 GMT
  12. Lines:      107
  13.  
  14. In article <1992Jul23.182537.1@cc.newcastle.edu.au> medb@cc.newcastle.edu.au (Dieter Britz) writes:
  15.  
  16. >Something bothers me about the Ying experiment. I'm just a humble
  17. >electrochemist, so maybe some physics expert out there can enlighten me:
  18. >The Ying theory says, correctly, that one of the branches of d-d fusion is
  19. >d + d --> (4)He + gamma (23.x MeV); this is in fact the controversial minor
  20. >branch, with a probability of 1E-07 times the other two, with the infamous
  21. >50:50 branching ratio, yielding neutrons or tritium. OK. Ying now proposes
  22. >to enhance this minor branch by tickling it with gamma rays at just that
  23. >energy, 23.x MeV.
  24. >
  25. >I understand that quantum physics is not like chemistry but I still can't
  26. >shake the thought that this is the wrong way around. In chemistry, if you
  27. >have a reaction like
  28. >
  29. >A + B + C + ... ---> O + P + Q + ...
  30. >
  31. >then if you add, to a mixture of all these, one of the products O, P, Q ...,
  32. >you drive the reaction backwards. This is Le Chatelier's Principle, and we
  33. >understand it today in terms of thermodynamics, equilibrium constants etc.
  34.  
  35. All correct.  However:
  36.  
  37. Think about a laser.  A laser has a population inversion (many more
  38. atoms in an excited state than in a lower level state) and this can be
  39. thought of as a system with a *negative* temperature.  Well
  40. negative temperatures are hotter than any positive temperature so you
  41. can convert heat (the energy in the excited state) at a negative
  42. temperature into heat at a positive temperature or into work [you can
  43. easily verify this from standard thermodynamical formulae - but be
  44. careful the Kelvin statement of the second law only works at positive
  45. temperatures while the Clausius statement works for any temperatures,
  46. given that all negative temperatures are higher than all positive
  47. temperatures {it is impossible for any engine working in a cycle to have
  48. the sole effect of transfering heat from a colder reservoir to a hotter
  49. reservoir}- really you should think about beta=1/T as the appropriate
  50. variable].  Anyhow with all of this systems with a negative temperature
  51. have weird-o properties and, in particular Le Chatelier's Principle
  52. comes out dead backwards - again a fact you can verify by re-doing the
  53. arguments which get you Le Chatelier's Principle at positive
  54. temperatures.  Thus you shoot light into the active cavity
  55. of a laser and more light comes out [provided there is a population
  56. inversion (negative temperature) and some other conditions].
  57.  
  58. Well now lets think about d and He and suppose that they are ideal
  59. gases [this won't matter much].  If the reaction you consider is in
  60. equilibrium at any positive temperature then there is lots of He and
  61. little d, because He has so much less energy.  To make there be more d,
  62. as there is in the Ying experiment using the formula
  63.  
  64. c_d^2/c_{He} = lambda^{-3}exp(-Delta E/kT)
  65.  
  66. where c_d is the concentration of deuterium, c_{He} is the concentration
  67. of Helium, lambda is a (ratio of) thermal wavelengths and I am ignoring
  68. non-ideal gas effects, Delta E is the dd --> He energy change then you
  69. readily find that T has to be negative.  Thus there is a clear
  70. population inversion, (more d than needed at any positive temperature)
  71. and a negative temperature in this system so that if you can tickle this
  72. system appropriately you can stand Le Chatelier on his head.  This is
  73. what Ying proposes.
  74.  
  75. >> Hmmm.  You have the average seperation of D2 to D2, no?  In a gas or even
  76. >> in a liquid this is probably much greater than the 1.7 average for Pd:D.
  77. >> The liquid D2 is lumpier, but on the average much more dilute, no?  Which
  78. >> is the more important value, the average of the lumpiness, or the lumps?
  79. >> 
  80. >> And, something I should know after all this time, but are the D's in the
  81. >> Pd lattice mono or do they still hang around together?
  82. >
  83. >If I remember my numbers correctly, the d-d separation in D2 gas is 0.72 A,
  84. >and in PdD it is about 4.2 A. This was one of the early "proofs" by physicists
  85. >that cnf is impossible. It falls down on the possibility (accepted by some
  86. >knowledgable people) that the PdD crystal environment has some special
  87. >properties to enhance fusion rates. I wouldn't know. Are Schwinger and
  88. >Hagelstein senile and non compos, respectively? We must not go by authority, it
  89. >is said, but inevitably we do. Frank Close and Huizenga are authorities, too,
  90. >and they flatly deny the possibility of such special solid state effects.
  91.  
  92. I have never understood and fo the Schwinger/Hagelstein papers and in
  93. consequence do not believe them - however
  94.  
  95. >The question whether there is any D2 in PdD is a good one. In fact, there is
  96. >no unity about just what form deuterium takes in the deuteride. Most people
  97. >accept that it is in the form of rather highly mobile deuterons, i.e.
  98. >positively charged deuterium nuclei; I did find at least one paper claiming
  99. >that it is in fact negatively charged D- ions that predominate. I don't know.
  100. >Metallurgists will tell you that at high loadings, when micro-voids form, some
  101. >deuterium will evaporate off into these as D2 gas; this could be the way that
  102. >super-0.8 loadings fit in. This is well known to metallurgists and corrosion
  103. >people, because these small gas bubbles are under high pressure (not 10**27
  104. >atm though) and do damage to the metal; it happens to important metals like
  105. >steel, copper, etc. and is called hydrogen embrittlement.
  106.  
  107. and one supposes that if these pressure were high enough then fusion
  108. might take place.  Now there is absolutely no need for pressures like
  109. 10**27 but there is need for pressures of many, many Megabars and this
  110. is (a) impossible with a few volts of excess chemical potential and (b)
  111. will rip the metal to shreds, anyway.  However this is an effect which
  112. might make cold fusion many orders of magnitude faster in a cold fusion 
  113. system than in ordinary D2 gas.  Doesn't make it interesting,
  114. unfortunately.
  115. --
  116. Rolfe G. Petschek            Petschek@cwru.bitnet
  117. Associate Professor of Physics        rgp@po.cwru.edu
  118. Case Western Reserve University        (216)368-4035 
  119. Cleveland Oh 44106-7079
  120.