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/ NetNews Usenet Archive 1992 #16 / NN_1992_16.iso / spool / sci / physics / fusion / 1799 < prev    next >
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Internet Message Format  |  1992-07-23  |  5.1 KB

  1. Path: sparky!uunet!sun-barr!cs.utexas.edu!swrinde!sdd.hp.com!mips!darwin.sura.net!cs.ucf.edu!news
  2. From: long@next1.acme.ucf.edu (Richard Long)
  3. Newsgroups: sci.physics.fusion
  4. Subject: Re: Why Ying?
  5. Message-ID: <1992Jul23.230208.4560@cs.ucf.edu>
  6. Date: 23 Jul 92 23:02:08 GMT
  7. References: <1992Jul23.150942.4310@usenet.ins.cwru.edu>
  8. Sender: news@cs.ucf.edu (News system)
  9. Organization: University of Central Florida
  10. Lines: 101
  11.  
  12. In article <1992Jul23.150942.4310@usenet.ins.cwru.edu>  
  13. rpetsche@mrg.tmc.edu (Rolfe G. Petschek) writes:
  14. > In article <1992Jul23.182537.1@cc.newcastle.edu.au>  
  15. medb@cc.newcastle.edu.au (Dieter Britz) writes:
  16. > >Something bothers me about the Ying experiment. I'm just a humble
  17. > >electrochemist, so maybe some physics expert out there can enlighten  
  18. me:
  19. > >The Ying theory says, correctly, that one of the branches of d-d fusion  
  20. is
  21. > >d + d --> (4)He + gamma (23.x MeV); this is in fact the controversial  
  22. minor
  23. > >branch, with a probability of 1E-07 times the other two, with the  
  24. infamous
  25. > >50:50 branching ratio, yielding neutrons or tritium. OK. Ying now  
  26. proposes
  27. > >to enhance this minor branch by tickling it with gamma rays at just  
  28. that
  29. > >energy, 23.x MeV.
  30. > >
  31. > >I understand that quantum physics is not like chemistry but I still  
  32. can't
  33. > >shake the thought that this is the wrong way around. In chemistry, if  
  34. you
  35. > >have a reaction like
  36. > >
  37. > >A + B + C + ... ---> O + P + Q + ...
  38. > >
  39. > >then if you add, to a mixture of all these, one of the products O, P, Q  
  40. ..,
  41. > >you drive the reaction backwards. This is Le Chatelier's Principle, and  
  42. we
  43. > >understand it today in terms of thermodynamics, equilibrium constants  
  44. etc.
  45. > All correct.  However:
  46. > Think about a laser.  A laser has a population inversion (many more
  47. > atoms in an excited state than in a lower level state) and this can be
  48. > thought of as a system with a *negative* temperature.
  49. etc.
  50.  
  51. Rolfe's analysis of the thermodynamics is very clear.  However, he does  
  52. not mention the quantum mechanical properties of bosons that makes not  
  53. only lasers, but superfluid He4 and superconductivity, as well as lasers,  
  54. possible.  
  55. My naive understanding (having never done the wavemechanical calculations  
  56. myself, but instead borrowing from Feynman's more intuitive descriptions)  
  57. is that when two bosons are within a wavelength or so of one another,  (so  
  58. that the uncertainty principle makes the two completely  
  59. indistinguishable), we have two possible pathways for a process like.  One  
  60. is the process itself, the second is the two bosons are exchanged along  
  61. with the process.  Boson wavefunctions are even, so the total wavefunction  
  62. is the sum of the two.  Since the wavefunctions are identical, the  
  63. probability is simply doubled.  For N bosons, there are N possible  
  64. exchanges and the probability is multiplied by N.  
  65. For this boson coupling to work, we need the bosons to be within a  
  66. wavelength or so of one another, and in very nearly the same quantum state  
  67. (within the uncertainty relations).  This means that, in the case of a  
  68. laser, the emitted photon will be in very nearly the same quantum state as  
  69. the neighbors (with a probability proportional to N) which is why laser  
  70. light is coherent.
  71. In the case of liquid He4, we have the same argument.  The uncertainty  
  72. relations say that our needed distance between He4 nuclei should be on the  
  73. order of the wavelength.  For liquid helium, this is about 2 angstroms.   
  74. The uncertainty relations say that:
  75.     2e-10 m = h_bar/p = h_bar/(sqr(2mE)) = h_bar/(sqr(2mkT))
  76.  
  77. Solving for T gives a critical temperature of about 3 degrees kelvin for  
  78. superfluid he4.
  79.  
  80. By the same token, we would expect that photons will behave as a  
  81. superfluid when the photon density puts the average photon within a  
  82. wavelength of the others.  Materials that are opaque would then become  
  83. transparent.  The reason is that, if a photon scatters to a new direction  
  84. and frequency, the probability of it rescattering back to the same  
  85. direction and frequency is increased by the number of photons within one  
  86. wavelength.
  87. Also, the very short wavelengths of gamma rays would be what makes a gamma  
  88. ray laser so difficult make, I imagine, since the interaction  
  89. cross-section is so much smaller.  
  90. Which brings me to Ying's hypothesis.  The alpha penetration (the distance  
  91. of closest approach) is proportional to 1/E, and the wavelength is  
  92. proportional to 1/(sqr(E)).  The energy where these two match is in the  
  93. tens of MeV range, so energetic alphas would work I guess, but the  
  94. interaction cross-section would be so small that I don't see how it would   
  95. work.  Maybe the virtual alpha from fusion is so spread out as to make  
  96. this cross-section very large, and at the same time allow the wavelength  
  97. to be longer (lower energy).  Otherwise, its probably better to just put  
  98. the whole thing in a superfluid He4 bath, but then there would be other  
  99. more mundane physical problems to overcome ;)
  100.  
  101.  
  102.  
  103. --
  104. Richard Long
  105. Institute for Simulation and Training
  106. University of Central Florida
  107. 12424 Research Parkway, Suite 300, Orlando, FL 32826
  108. (407)658-5026, FAX: (407)658-5059
  109. long@acme.ucf.edu
  110.