In un precedente post che trovate qui, abbiamo illustrato il rivoluzionario nuovo modello dell’elettrone proposto di recente dai fisici Celani-Vassallo, grazie alla semplice e chiara spiegazione fornita in un video da Francesco Ferrara, un ingegnere elettronico nonché docente di fisica dotato di capacità divulgative non comuni, oltre che autore di vari libri, fra cui il libro di testo “Verso la fisica” (Arianna Edizioni).

In seguito, traendo spunto dal suddetto modello dell’elettrone, l’ing. Ferrara ha provato a estendere il modello al neutrone (e quindi anche al protone), ottenendo un modello estremamente degno di attenzione (esposto in un suo documento visualizzabile cliccando qui), in quanto pure in questo caso esso appare di gran lunga più soddisfacente del modello mainstream per tale particella. Perciò abbiamo deciso di intervistarlo sull’argomento:

Come è fatto il modello mainstream del neutrone? E quali limiti ha?

Intanto voglio ringraziarti per l’attenzione dedicata al mio lavoro, e ringrazio per questo anche Vessela e Giorgio. Ma veniamo al dunque!

La fisica ufficiale ci presenta il neutrone come una particella subatomica avente massa nota, con carica elettrica netta pari a zero, con spin pari ad  e momento magnetico μ = -9,66 x 10^-17 J/T. Pertanto, è come se il neutrone fosse un piccolo magnete elementare, che come il protone e l’elettrone genera un suo campo magnetico.

Il neutrone sarebbe composto da tre quark, due quark down ed un quark up. I quark sarebbero delle particelle che formano neutroni e protoni in seno al nucleo. Il quark up ha una carica elettrica positiva pari a +2/3 e, mentre i quark down hanno una carica elettrica negativa pari a -1/3 e. La somma delle cariche dei tre quark, formanti il neutrone, dà luogo a zero.

Il modello classico a quark del neutrone.

Un neutrone sarebbe stabile in seno al nucleo atomico, ma diverrebbe instabile al di fuori di esso, rimanendo integro per circa 15 minuti, dopo i quali si scomporrebbe, dando luogo ad un protone, un elettrone ed un antineutrino.

I limiti del modello stanno nel fatto che è solo descrittivo, manca un supporto matematico che permetta di scrivere delle equazioni e rendere “predittivo” il modello stesso. Inoltre, la massa dei quark up, che io sappia, non è stata determinata con precisione. In parole semplici, dal modello, lacunoso ed incompleto, non è possibile evincere le proprietà distintive della particella, men che meno fare delle previsioni.

Come è fatto geometricamente il tuo modello? Puoi darcene un’immagine mentale?

Andiamo subito al cuore della questione che secondo me si può sintetizzare nella seguente frase: Una sferetta elettricamente carica, priva di massa, che si muove descrivendo una circonferenza avente un certo raggio R, alla velocità della luce, è come se possedesse, di fatto, una massa, di natura puramente elettromagnetica. Tale massa è direttamente proporzionale alla pulsazione angolare con cui la sferetta descrive la circonferenza ed inversamente proporzionale al raggio della circonferenza stessa.

Queste nuove fondamenta teoriche sono state profuse dal recente lavoro di Vassallo-Celani. Il mio modello prende spunto dalla teoria di Vassallo-Celani e vede il neutrone costituito da due anelli di corrente:

  1. Il primo, generato da una sferetta carica positivamente, avente carica pari – in valore assoluto – a quella dell’elettrone, descrive, alla velocità della luce, una circonferenza il cui raggio, da me calcolato, sarebbe pari a circa 1,52 x 10^-16 m;
  2. Il secondo, generato da una sferetta carica negativamente, sempre con carica pari a quella dell’elettrone, descrive, alla velocità della luce, una circonferenza avente raggio pari a circa 5,54 x 10^-16 m;
  3. I due anelli giacciono su piani paralleli, ed i centri delle due circonferenze giacciono sullo stesso asse. Le due cariche che generano i due anelli – una positiva, l’altra negativa – procedono nello stesso verso, generando cosi delle correnti opposte in verso.

Poiché, come già detto, la massa di una sferetta rotante è inversamente proporzionale al raggio, l’anello generato dalla sferetta carica positivamente, avrà una massa maggiore rispetto all’anello di corrente generato dalla sferetta carica negativamente. È altresì importante sottolineare che le masse dei due anelli di corrente non si sommano, per determinare la massa dell’intero sistema, ma si sottraggono.

La massa è direttamente legata alla pulsazione angolare, che è una grandezza vettoriale. I due anelli saranno formati da due correnti che girano in verso opposto, generando masse con segno opposto, che dovranno necessariamente sottrarsi, per ottenere la massa complessiva del sistema “neutrone”.

Rappresentazione 3D del modello del neutrone proposto dall’ing. Ferrara.

In cosa si differenzia il tuo modello da quello mainstream?

Il mio modello parte dal presupposto che il costituente ultimo della materia sia formato da sferette rotanti alla velocità della luce, che descrivono circonferenze aventi determinati raggi.

I raggi delle circonferenze descritte dalle sferette  e le posizioni reciproche degli anelli di corrente conferirebbero, ad ogni particella, le sue proprietà distintive, quali massa, carica, momento magnetico, spin.

Quali vantaggi ha il tuo modello? Ha degli svantaggi?

I vantaggi del mio modello stanno nella semplicità e nel suo essere in perfetta sintonia con il principio scientifico del rasoio di Occam, secondo cui, a parità di fattori, la spiegazione più semplice tende a essere quella giusta.

Nel mio modello non si introducono altre particelle per spiegare il neutrone. Le proprietà distintive di questa particella – come la massa, la carica elettrica nulla ed il momento magnetico netto diverso da zero – vengono fuori da semplici calcoli sugli anelli di corrente.

Quali differenze e analogie ci sono con il modello dell’elettrone di Celani-Vassallo?

Il lavoro di Vassallo-Celani ha rappresentato per me un’illuminazione. A mio avviso, il mio modello si potrebbe considerare una naturale conseguenza dei principi teorici profusi negli articoli di Vassallo-Celani.

I due articoli scientifici di Celani-Vassallo che descrivono il nuovo modello dell’elettrone.

Ripeto, l’aspetto innovativo e rivoluzionario – che potrebbe permettere di riscrivere i libri di fisica – sta nel fatto che una sferetta carica rotante, che descrive una circonferenza di un certo raggio, alla velocità della luce, benché abbia una massa nulla (se ferma), possiede, di fatto, una massa di natura puramente elettromagnetica, direttamente proporzionale alla pulsazione angolare ed inversamente proporzionale al raggio della circonferenza da essa descritta!

In questa frase è racchiusa la pietra angolare su cui si fondano questi nuovi saperi!

Il tuo modello descrive un sistema stabile? Cosa succede se le distanze dei due anelli percorsi dalle particelle che compongono il tuo modello di neutrone aumentano o diminuiscono?

Sono partito dal presupposto che i due anelli di corrente si possano considerare come due fili paralleli percorsi da correnti che procedono in verso opposto. Tale approssimazione ha senso solo se la distanza fra i due anelli è compresa in un certo range.

In tale modo le due sferette, aventi la stessa carica in modulo, ma con segni opposti, si attrarrebbero per effetto Coulombiano e al tempo stesso si respingerebbero perché, com’è noto dalla fisica, due fili percorsi da correnti che procedono in verso opposto si respingono.

In ultima analisi ci sarebbe una forza Coulombiana, attrattiva, e una forza di natura elettromagnetica, repulsiva. Facendo l’approssimazione delle due correnti parallele (ammesso che sia completamente valida), queste due forze sarebbero esattamente uguali ed il sistema dovrebbe essere stabile.

La forza coulombiana (a sinistra) è attrattiva, quella elettromagnetica (a destra) repulsiva.

Se i due anelli si avvicinassero, fino ad arrivare alla configurazione in cui l’anello positivo – quello più piccolo – fosse annidato dentro l’anello negativo (quello più grande), la stabilità continuerebbe ad esserci: ciò in quanto la distanza fra i due anelli, concentrici, rimarrebbe costante nel tempo, e continuerebbe ad essere valida l’approssimazione di correnti parallele. In definitiva, la configurazione che vede i due anelli concentrici che giacciono sullo stesso piano è, a mio avviso, stabile.

Al contrario, se allontanassi i due anelli, verrebbe meno l’ipotesi delle correnti parallele. I due anelli si disaccoppierebbero: quello negativo raggiungerebbe un raggio di circa 0,38 pm, cioè 0,38 x 10^-12 m, e formerebbe un elettrone, mentre quello positivo raggiungerebbe un raggio di circa 2,1 x 10^-16 m, formando un protone.

La mia onestà intellettuale, tuttavia, m’impone di affermare che il mio modello, dal punto di vista della stabilità, potrebbe essere anche attaccabile. Infatti, le due sferette procedono entrambe alla velocità della luce, ma con raggi diversi. Ciò determina due pulsazioni angolari diverse. Una sferetta non “vedrebbe” accanto a sé, istante per istante, l’altra sferetta.

Tuttavia, esiste una successione di infiniti istanti di tempo in cui le due sferette si troverebbero nella stessa posizione angolare rispetto ad un prefissato riferimento. Sicuramente, in quegli istanti, saremmo effettivamente in presenza di due correnti parallele che procedono in verso opposto e ciò, a mio avviso, garantirebbe sicuramente la stabilità.

Il tuo modello descrive solo il neutrone nel nucleo o anche quello libero?

Il modello è valido anche fuori dal nucleo. I due anelli di corrente, accoppiati, fuori dal nucleo inizierebbero ad interagire con il vuoto, che, com’è noto, possiede un’energia: l’energia “di punto zero”. Gli scambi di energia fra il sistema “neutrone” ed il vuoto inizierebbero a rendere il neutrone instabile.

L’energia del vuoto può essere rivelata con il famoso esperimento di Casimir.

Il neutrone cederebbe una certa quantità di energia al vuoto, così i due anelli si disaccoppierebbero: come detto in precedenza, quello negativo raggiungerebbe un raggio di circa 0,38 pm e formerebbe un elettrone, mentre quello positivo, raggiungerebbe un raggio di circa 2,1 x 10^-16 m, formando un protone, come le evidenze sperimentali confermano.

Pensi che il tuo modello permetta previsioni? E che sia verificabile sperimentalmente?

Il fatto che un neutrone, decadendo, produca un protone ed un elettrone è già una verifica sperimentale. È come se l’elettrone ed il protone fossero già “dentro” il modello, si manifestano nel momento in cui il sistema non è più nelle condizioni di essere stabile.

E il protone? Pensi che il tuo modello sia auto-consistente anche per questa particella? E come è fatto?

Il modello per il protone è già stato prodotto in quanto componente del neutrone. Esso è composto da una sferetta avente carica, in modulo, pari a quella dell’elettrone, ma positiva, che ruota alla velocità della luce, descrivendo una circonferenza avente un raggio circa 1836 volte più piccolo di quello dell’elettrone.

Può sembrare paradossale che il protone abbia una massa circa 1836 volte più grande di quella dell’elettrone, ma, poiché la massa è inversamente proporzionale al raggio, il raggio dell’anello di corrente che genera il protone è 1836 volte più piccolo del raggio dell’anello di corrente che genera l’elettrone.

Inoltre, i fondamenti teorici profusi da Vassallo-Celani aprono la strada ad una semplicissima spiegazione della forza nucleare forte: essa sarebbe solo una forza di natura puramente elettromagnetica.

Il ruolo delle quattro forze fondamentali secondo la fisica tradizionale.

Immaginiamo, infatti, di avere un nucleo composto da due protoni – quello dell’elio – per fissare le idee. I due anelli di corrente, formanti i due protoni dell’elio, posti su piani paralleli, a distanze aventi ordine di grandezza di 10^-15 m tenderebbero a respingersi, in quanto generati da cariche di ugual segno, ma tenderebbero anche ad attrarsi, per effetto della forza – di natura puramente elettromagnetica – che attrae due fili percorsi da correnti, che procedono nello stesso verso.

Con semplicissimi calcoli, si può dimostrare che queste due forze – quella di repulsione Coulombiana e quella di attrazione elettromagnetica – sono proprio uguali. La forza nucleare forte altro non è, se non una forza di natura puramente elettromagnetica!

Intervista a cura di Mario Menichella         

(fisico, già Istituto Nazionale di Fisica Nucleare)


La conoscenza scientifica progredisce continuamente, attraverso osservazioni, esperimenti e teorie. Moltissime teorie fisiche, in particolare, si sono affermate negli ultimi secoli e ci hanno aiutato nella nostra comprensione della materia e dell’universo, ma al tempo stesso tante altre teorie sono state superate e soppiantate da nuove che si sono dimostrate essere migliori.

Un esempio in tal senso che mi piace ricordare è il modello dell’atomo di Thomson, detto anche modello dell’atomo “a panettone”, proposto da Joseph Thomson nel 1904, prima della scoperta del nucleo atomico. In questo modello, l’atomo è costituito da una distribuzione di carica positiva diffusa all’interno della quale sono inserite le cariche negative – cioè gli elettroni – un po’ come l’uvetta in un panettone. In questo modo, l’atomo era elettricamente neutro.

Pur basandosi sulle evidenze sperimentali dell’epoca, il modello atomico di Thomson non era in grado di giustificare molte cose, fra cui la radioattività. Nel 1908, il modello fu confutato dall’esperimento di Geiger e Marsden, poi interpretato da Ernest Rutherford nel 1911, che suggerì un modello atomico alternativo, nel quale la carica positiva era concentrata in un nucleo molto piccolo posto al centro dell’atomo. Si trattò di un progresso notevole.

Il modello atomico di Thomson e quello di Rutherford a confronto.

Una teoria fisica, infatti, è qualcosa che viene presentato per spiegare una o più leggi empiriche che sono già note. Le teorie fisiche vengono tradizionalmente accettate se sono in grado di fare delle previsioni corrette e nessuna (o poche) previsioni errate: è il caso, ad esempio, della teoria della Relatività ristretta e della Relatività generale di Einstein. Le teorie fisiche, poi, è più probabile che siano accettate se collegano una vasta gamma di fenomeni.

Una teoria fisica dovrebbe anche avere – almeno come obiettivo secondario – una certa “economia” ed eleganza (paragonabile alla bellezza matematica): una nozione talvolta chiamata “rasoio di Occam” dal filosofo inglese del 13° secolo Guglielmo di Occam, secondo cui fra due teorie quella più semplice che descrive la stessa materia in modo adeguato è da preferire (ma talvolta la semplicità concettuale può significare una complessità matematica).

Le teorie fisiche possono essere raggruppate in tre categorie: teorie tradizionali (mainstream), teorie proposte e teorie marginali. Per quanto riguarda il modello dell’elettrone – stiamo quindi parlando di una delle particelle più importanti della fisica! – la teoria tradizionale è quella della Meccanica Quantistica, la quale prevede che l’elettrone sia puntiforme e privo di una struttura. Tuttavia, si tratta di un modello che non ha alcun reale significato fisico.

La “timeline” della storia della teoria dell’atomo.

Inoltre, un modello “puntiforme” dell’elettrone (che trasporta un’unità di carica elettrica), in realtà, per sua stessa natura prevederebbe che la massa di questa particella e la sua energia siano infinite, e che lo spin e il momento magnetico dell’elettrone siano pari a zero. Ma queste ultime sono evidenti assurdità, dato che moltissime misurazioni di tali proprietà fondamentali mostrano che le relative grandezze sono, al contrario, diverse da zero e finite come valore.

Sia lo spin che il momento magnetico sono grandezze che richiedono una estensione nello spazio e la definizione di un raggio. Infatti, lo spin ha le dimensioni di un momento angolare, che è definito come il prodotto vettoriale di una quantità di moto per un raggio, mentre il momento magnetico è definito come il prodotto di un’area per una corrente. Quindi, l’auto-contraddizione nella teoria comune dell’elettrone è evidente: da un lato, si dice che tale particella sia simile a un punto; d’altro canto, gli esperimenti mostrano che l’elettrone ha una dimensione finita con uno spin, un momento magnetico e una densità finita della carica.

Le equazioni consolidate della meccanica e della elettricità forniscono la relazione tra le dimensioni di un oggetto e la sua rotazione (spin) e momento magnetico. Le stesse equazioni prevedono, senza discontinuità, che lo spin e il momento dell’oggetto diventino zero quando la sua dimensione si avvicina a un punto. Ma i valori misurati diversi da zero di spin e momento forniscono una prova convincente che l’elettrone non è puntiforme!

Inoltre, la concentrazione della carica elettronica in un punto richiederebbe una quantità infinita di energia e una forza infinita per bilanciare la forza di Coulomb diretta verso l’esterno. Se l’energia della massa a riposo è infinita, quindi, la massa equivalente m = E/c^2 deve (secondo la teoria tradizionale) anch’essa essere infinita. Ma la massa di riposo di un elettrone è stata misurata e non è infinita. Dunque, l’elettrone non è puntiforme.

Il modello dell’atomo di Schrodinger (teoria della Meccanica Quantistica).

Il cosiddetto “Criterio di Mach” per le teorie scientifiche richiede l’invalidazione di qualsiasi teoria contraria ai fatti osservati. Il vero obiettivo scientifico è una descrizione della verità e il metodo legittimo per convalidare un postulato è, come minimo, un’applicazione della “Legge di non contraddizione”. Il modello tradizionale dell’elettrone  è pertanto chiaramente invalidato dal Criterio di Mach e dalla “Legge di non contraddizione”.

Certo, la matematica ha una funzione importante nella scienza. Ma i modelli matematici – come quello quantistico dell’elettrone – che ignorano o fanno approssimazioni significative della struttura fisica reale sono inferiori ai modelli fisici che imitano la realtà fisica. Il modello tradizionale puntiforme dell’elettrone è dunque oggi utilizzato solo per comodità. In realtà, manca una teoria che conduca in modo naturale a un modello dell’elettrone fisicamente realistico.

Sono stati presentati in passato molti modelli di elettrone che tentano di risolvere le evidenti limitazioni del modello puntiforme dell’elettrone.  In nessuno di questi, per quanto ne sappiamo, viene evidenziato il ruolo fondamentale del potenziale vettore e della semplice equazione che lega indissolubilmente e direttamente l’elettromagnetismo e la meccanica:

p = eA = mc

In questa equazione e è la carica elementare, A il potenziale vettore generato dal moto alla velocità della luce della carica stessa e p è il suo momento meccanico.

Fa eccezione un nuovo modello di ricercatori italiani presentato in un precedente post, che rimanda naturalmente agli articoli originali (1 e 2) degli autori per ulteriori approfondimenti. Un nuovo lavoro degli stessi autori – “Electron Structure, Ultra-Dense Hydrogen and Low Energy Nuclear Reactions”, relativo al modello presentato nei precedenti due articoli – è stato recentemente pubblicato sul Journal of Condensed Matter Nuclear Science (JCMNS).

I 2 articoli scientifici che descrivono il nuovo modello dell’elettrone.

Ma quanti hanno letto e, soprattutto, capito la relativa teoria? Probabilmente pochissimi, non certo perché essa non sia valida, ma perché non è facile comunicare tali tematiche.

In questo senso, va apprezzato tantissimo – e “pubblicizzato” presso la comunità dei fisici italiani – l’eccellente video esplicativo (che potete trovare qui) di tale teoria e del relativo modello dell’elettrone, realizzato da Francesco Ferrara, ingegnere elettronico nonché docente di fisica dalle straordinarie capacità divulgative, come dimostrano anche i libri pubblicati (ci limitiamo qui a segnalare il libro di testo “Verso la fisica”, Arianna Edizioni).

Nel suo video, la superiorità del nuovo modello dell’elettrone risulta così evidente che il vecchio modello usato dalla fisica mainstream ne esce, a confronto, del tutto “ridicolizzato”.

Nel nuovo modello sviluppato dai fisici italiani, l’elettrone ha le seguenti caratteristiche fondamentali: è privo di massa, ha un raggio pari al raggio classico dell’elettrone (𝑟 ≅ 2,82⋅10^-15 𝑚), ha una carica elettrica pari alla carica classica dell’elettrone e, infine, ruota – a una velocità pari a quella della luce – lungo una circonferenza, il cui raggio è pari alla lunghezza d’onda di Compton ridotta (𝑅𝑒 ≅ 0,386 ⋅10^-12 𝑚), descrivendo, quindi, un anello di corrente.

Uno screenshot tratto dall’eccellente video realizzato dall’ing. Ferrara (clicca qui).

Il video spiega, innanzitutto, come sia possibile che una sferetta priva di massa possieda una quantità di moto. Poi dà un significato fisico immediato anche alla massa (che si evince dal modello stesso, non è stabilita a priori), allo spin, al momento angolare, etc. Nelle unità di misura “naturali”, la massa dell’elettrone in questo modello rappresenta proprio la pulsazione angolare della sferetta carica rotante e, al tempo stesso, l’inverso del suo raggio di curvatura.

Inoltre, il video mostra come, con questo nuovo modello dell’elettrone, si ottengano in maniera assolutamente naturale e quasi “stupefacente”: (1) la seconda legge fondamentale della dinamica; (2) la relazione relativistica per la massa e per il raggio della circonferenza; (3) un principio di indeterminazione simile a quello di Heisenberg; (4) la plausibilità della approssimazione di carica puntiforme nell’atomo; (5) la cosiddetta “costante di struttura fine” (1/137), che mette in relazione le principali costanti fisiche.

Vi invito quindi a guardare l’intero video con molta attenzione…

                                                                                                         Mario Menichella

(fisico, già Istituto Nazionale di Fisica Nucleare)


Il 24 novembre 2017 – data della prima dimostrazione pubblica del reattore QuarkX di Andrea Rossi, avvenuta a Stoccolma – verrà forse ricordato, un giorno, come una data storica, paragonabile al test del 2 dicembre 1942, quando a Chicago, per la prima volta nella Storia, il “nostro” Enrico Fermi ottenne la prima reazione nucleare controllata in una pila atomica.

Qui, più che la cronaca dell’evento – per la quale aspettiamo di poter elaborare il materiale che stiamo raccogliendo grazie anche a due professori universitari italiani che hanno avuto il privilegio di poter assistere in loco all’evento – vogliamo sintetizzare cosa si sapeva già di tale tipo di reattore, che a differenza dei precedenti (E-Cat “a bassa temperatura” ed Hot-Cat) è stato coperto da un grande riserbo.

Il QuarkX è un reattore di forma cilindrica ma minuscolo: le sue dimensioni sono 10 millimetri (cioè 1 cm!) di lunghezza e 5 millimetri di diametro – o comunque dimensioni similari – per una potenza nominale di 20 W. Naturalmente, più reattori possono venire collegati in parallelo per ottenere qualsivoglia potenza. L’energia è prodotta sotto forma di tre componenti: eccesso di calore (0-100%), luce (0-50%) ed elettricità (0-10%).

Il reattore QuarkX (visibile “nudo” a sinistra) si prepara ad un test privato.

La produzione diretta di elettricità è una caratteristica assolutamente sorprendente di questo reattore, e non è necessario sottolinearne l’importanza e il carattere rivoluzionario, sia dal punto di vista applicativo della produzione energetica, sia dal punto di vista teorico (già solo questo fenomeno vale un potenziale premio Nobel, come del resto pure l’“effetto Rossi”, che è il vero fenomeno fisico determinante dietro le tre versioni dell’E-Cat).

Da misurazioni effettuate per mesi su numerosi esemplari del QuarkX, il COP del reattore è risultato essere superiore a 50, probabilmente anche di molto. Tuttavia, il valore massimo o preciso del COP è in realtà inessenziale, perché qualsiasi tecnologia che fornisca un COP maggiore o uguale a 6 consente di ottenere la “free energy”, in quanto il COP può essere incrementato poi a piacere con un sistema “a cascata”.

Di conseguenza, la potenza elettrica fornita in ingresso al reattore è trascurabile: dell’ordine dei milliwatt. Essa è fornita attraverso un controller che la eroga attraverso una forma d’onda proprietaria, a mio avviso il “segreto” principale dell’Hot Cat e del QuarkX. Al contrario, la temperatura interna al reattore è elevatissima: circa 2.600 °C, se non oltre. Non vi sono emissioni di radiazioni ionizzanti oltre il livello di fondo.

A differenza delle precedenti versioni del reattore di Rossi (ovvero, l’E-Cat a bassa temperatura e in parte l’Hot Cat), il QuarkX è di sicuro un reattore al plasma. In fisica, un plasma è un gas ionizzato, costituito da un insieme di elettroni e di ioni e globalmente neutro (cioè la cui carica elettrica totale è nulla). Si tratta quindi di un vero e proprio “quarto stato” della materia, che si distingue da quelli più noti di solido, liquido ed aeriforme.

Il QuarkX è formato da due elettrodi di nichel nel mezzo dei quali è posto del tetraidroalluminato di litio (LiAlH4) e del nichel ultrafine. Il plasma si forma nella zona in cui è contenuta questa miscela, quindi nichel, litio, alluminio e idrogeno sono gli elementi chimici coinvolti. Quando viene raggiunto lo stato di plasma, il reattore si comporta come un ottimo conduttore metallico, cioè con una caduta di potenziale simile a quella di un conduttore fatto di argento.

Il QuarkX è in grado di fornire 20 W termici in maniera continua per un anno utilizzando un’unica “carica” di combustibile, ovvero della sostanza suddetta. Esso verrà usato per produrre energia termica ed energia elettrica sia in maniera diretta sia in accoppiamento a un motore Stirling. La densità di energia del reattore è di 30 W per centimetro cubo, per cui un reattore da 1 MW (escluso lo scambiatore di calore) “sta” in appena 1 metro cubo!

L’Autore

Mario Menichella è un fisico che ha lavorato all’Ufficio Comunicazione dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), ed è autore del libro “I segreti dell’E-cat” (2011), oltre che di una lunga intervista video a Sergio Focardi, uno dei pionieri della ricerca sulla fusione fredda in Italia.    


Un saluto a tutti.

Vorrei ringraziare pubblicamente Andrea Rossi per avermi concesso l’opportunità di fare da moderatrice ad un dibattito, in lingua italiana, che lo vedrà rispondere in videoconferenza via Skype – ed in esclusiva per l’Italia – a quanti vorranno porgli delle domande subito dopo la conclusione del test pubblico del reattore QuarkX, che si terrà il 24 di Novembre.

Potete leggere il relativo comunicato stampa cliccando qui.

Per poter prender parte alla web conference, è obbligatorio preventivamente iscriversi alla newsletter del mio blog, specificando Nome, Cognome, ed indirizzo e-mail, al quale sarete successivamente contattati per i dati residui (professione ed un contatto Skype). In alternativa, potete fornire gli stessi 5 dati via e-mail, inviandoli a vesselannikolova@gmail.com.

Verranno accettate massimo 24 persone, quindi – anche ricevendo tutti i dati richiesti – non possiamo garantire la certezza dell’inclusione nella lista dei partecipanti alla conference call. Si informa, inoltre, che il dibattito verrà registrato.

Sperando che la cosa sia gradita, saluto i miei lettori.

Vessela


Cari lettori,

dopo una lunga pausa dovuta principalmente ai miei impegni di lavoro, alla mancanza di eclatanti novità – se si esclude il patteggiamento nella causa discussa negli Stati Uniti fra la Leonardo Corporation ed Industrial Heat – ed in attesa della dimostrazione pubblica di Novembre annunciata da Andrea Rossi, ho deciso di scrivere questo post prendendo come spunto i pre-print di due lavori che verranno pubblicati nel volume 25 del JCMNS (Journal of Condensed Matter Nuclear Science), dal titolo inusuale: “Maxwell’s equations and Occam’s razor” e “The electron and Occam’s razor”. Alcuni degli argomenti presentati nei due articoli sono stati brevemente introdotti dagli autori al convegno ICCF20 di Sendai nel lavoro “The Zitterbewegung interpretation of quantum mechanics as theoretical framework for Ultra Dense Deuterium and Low Energy Nuclear Reactions”. Non avendo la preparazione scientifica necessaria per esprimere un giudizio su questi lavori di fisica teorica, ho deciso di chiedere la collaborazione del fisico e divulgatore scientifico Mario Menichella in occasione delle sue vacanze nella città dove abito, Viareggio. Su suo suggerimento abbiamo pensato di divulgare, anche con l’aiuto degli autori, alcune delle ipotesi presentate nelle pubblicazioni. Per rendere il tutto più interessante e per rendere più facile la comprensione degli argomenti trattati, è stato deciso di realizzare questo post in forma di intervista. Spero che la sua lettura sia da stimolo soprattutto per chi voglia seriamente approfondire queste affascinanti tematiche con una mente libera da preconcetti.

Buona lettura!

Vessela Nikolova

“Il maggiore ostacolo alla scoperta della verità non è la falsa parvenza derivante dalle cose e inducente all’errore, e neppure, immediatamente, la debolezza dell’intelletto; invece l’opinione preconcetta, il pregiudizio che, come uno pseudo a priori, si oppone alla verità e quindi somiglia a un vento contrario che respinge la nave dalla direzione nella quale soltanto si trova la terra; talché timone e vela sono invano operosi.”

Arthur Schopenhauer

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Un modello Zitterbewegung dell’elettrone per l’idrogeno ultra-denso e le reazioni nucleari a bassa energia

Nei due articoli gli Autori propongono un “modello puramente elettromagnetico dell’elettrone”. Qual è la caratteristica fondamentale del modello proposto?

Il tentativo di rispettare per quanto possibile il rasoio di Occam, un principio proposto dal filosofo inglese Guglielmo di Occam, che suggerisce di non introdurre informazioni e concetti non strettamente necessari nella soluzione dei problemi. Tale principio può essere considerato come un eccellente strumento epistemologico per la creazione e la valutazione di modelli fisici. Volendo formalizzare il concetto, possiamo dire che la qualità di un modello è definita da due parametri fondamentali: uno è il raggiungimento degli obiettivi desiderati, come l’aderenza delle previsioni del modello ai dati ed ai concetti che si vogliono codificare o interpretare, l’altro è la semplicità del modello stesso. La semplicità è inversamente proporzionale al numero di informazioni, concetti, eccezioni, postulati, parametri, necessari alla sua definizione.

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Quale formalismo matematico è stato utilizzato?

La conoscenza scientifica è basata sul linguaggio matematico, ma l’importanza della scelta del linguaggio più appropriato  è spesso sottovalutata, come fanno notare gli Autori. Il formalismo usato è basato sull’algebra dello spazio-tempo, una delle algebre di Clifford introdotte dal matematico William K. Clifford nel 1878. I vantaggi di tale formalismo in fisica sono stati descritti dal prof. David Orlin Hestenes nel lavoro Oersted Medal Lecture 2002: Reforming the Mathematical Language of Physics”. L’algebra dello spazio-tempo risponde ai criteri del rasoio di Occam in termini di semplicità e universalità, e permette una precisa interpretazione geometrica di concetti spesso nascosti dal formalismo dell’algebra delle matrici complesse tradizionalmente usato nella fisica moderna.

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Possiamo descrivere brevemente il modello attualmente più diffuso e accettato dell’elettrone e le differenze con il modello proposto dagli Autori?

Semplificando, potremmo dire che nella Meccanica Quantistica l’elettrone è una particella puntiforme dotata di massa, carica, momento magnetico, momento angolare e spin. Il comportamento della particella è descritto da una funzione complessa dello spazio e del tempo. Il “quadrato” di tale funzione rappresenta la “densità di probabilità” di trovare la particella in un particolare punto dello spazio-tempo. Secondo la fisica classica, il concetto di particella puntiforme  è incompatibile con le proprietà osservate dell’ elettrone. Per giustificare tale incompatibilità si introducono delle eccezioni, violando così seriamente il principio del rasoio di Occam. Per le leggi della meccanica e dell’ elettromagnetismo una particella puntiforme non può avere un “momento angolare intrinseco”, ed un momento magnetico deve essere necessariamente generato da una corrente che non può esistere in una particella senza estensione. Inoltre il campo elettrico generato da una particella puntiforme dovrebbe avere una energia infinita! La Meccanica Quantistica inoltre non tenta neppure di derivare i concetti di carica e massa, che sono semplicemente considerate delle “proprietà intrinseche” della particella.

Il modello proposto dagli Autori, semplificando, consiste in un anello di corrente generato da una carica priva di massa che ruota alla velocità della luce lungo una circonferenza la cui lunghezza è pari alla lunghezza d’onda di Compton dell’ elettrone, circa 2.4 \cdot 10^{-12} metri. La carica non è puntiforme ma distribuita sulla superficie di una sfera il cui raggio è uguale al raggio classico dell’ elettrone, circa  2.8 \cdot 10^{-15} metri. Modelli simili, basati sul concetto di “anello di corrente”, sono stati proposti da molti autori ma sono stati spesso ignorati per la loro incompatibilità con le interpretazioni più diffuse della Meccanica Quantistica. È interessante ricordare come, già nella sua “Nobel lecture” del 1933, P.A.M. Dirac facesse riferimento ad una oscillazione interna ad alta frequenza dell’ elettrone: “It is found that an electron which seems to us to be moving slowly, must actually have a very high frequency oscillatory motion of small amplitude superposed on the regular motion which appears to us. As a result of this oscillatory motion, the velocity of the electron at any time equals the velocity of light.”. Nella letteratura scientifica si utilizza spesso il termine tedesco Zitterbewegung, per indicare tale oscillazione/rotazione rapidissima.

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Il fisico e premio Nobel Paul Maurice Dirac (1902-1984).

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Come è possibile conciliare il concetto di carica priva di massa con l’evidenza sperimentale dei 511 keV di massa-energia a riposo dell’elettrone?

Nel modello proposto la massa non è una “proprietà intrinseca” della particella, ma è un valore che può essere ricavato da altri parametri del modello stesso. Un punto chiave consiste nell’attribuire alla carica rotante una quantità di moto qA = mc di natura puramente elettromagnetica il cui valore è pari al prodotto della carica q per il potenziale vettore A associato alla corrente generata dalla carica stessa. Nelle unità di misura naturali nelle quali sia la velocità della luce c che la costante di Plank ridotta \hbar sono “adimensionali” e hanno valore unitario, le grandezze fisiche possono essere espresse come potenze intere (positive, negative o nulle) di una energia espressa in eV. Il valore della quantità di moto della carica rotante, se espresso in unità di misura naturali, ha le dimensioni di una energia ed ha un valore pari alla massa dell’elettrone. Utilizzando le unità naturali la massa dell’elettrone è anche uguale alla frequenza angolare della rotazione della carica, ed è uguale all’inverso del raggio dell’anello. Ma la massa può anche essere ricavata integrando il quadrato del campo elettrico e magnetico o integrando il prodotto della densità di corrente per il potenziale vettore. Partendo dal modello è possibile quindi ricavare in sei modi diversi una costante pari alla massa-energia a riposo dell’elettrone.

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C’è un punto che mi sfugge, come è possibile che una carica dotata di quantità di moto sia soggetta a un moto circolare senza che vi sia una carica positiva al centro dell’orbita, come nell’atomo di Bohr?

All’anello di corrente è associato un flusso magnetico \Phi_M pari al valore della costante di Planck diviso la carica dell’elettrone q\Phi_M = h/q. La forza centripeta, all’origine del movimento rotatorio, è la forza di Lorentz dovuta al campo magnetico.

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Osservo che  moltiplicando la quantità di moto della carica rotante per il raggio otteniamo un valore del momento angolare dell’elettrone libero pari ad un singolo quanto d’azione. Mi sarei aspettato un valori pari alla metà del quanto di Planck, il valore comunemente accettato dello spin dell’elettrone…

L’ipotesi proposta dagli Autori distingue spin e momento angolare “intrinseco”. Lo spin viene interpretato come la componente del vettore momento angolare “intrinseco” lungo la direzione di un campo magnetico esterno. Tale componente può avere soltanto i due valori \pm \hbar/2 quando, a causa della coppia dovuta al campo magnetico esterno e al momento magnetico dell’elettrone, quest’ultimo è soggetto alla ben nota precessione di Larmor.

Lo spin come componente del momento angolare “intrinseco” ℏ dell’elettrone lungo la direzione del campo magnetico esterno.

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Ipotesi interessante, ma il concetto di carica che si sposta alla velocità della luce, fondamentale per il modello proposto, non mi sembra particolarmente presente e studiato nella letteratura scientifica mainstream. In base a quali fondamenti teorici viene ipotizzata l’esistenza di tali cariche?

Il fondamento concettuale è l’applicazione del rasoio di Occam alle equazioni di Maxwell. È capillarmente diffuso, nella letteratura scientifica mainstream, il concetto di “gauge di Lorenz”, una particolare operazione che consiste essenzialmente nel porre a zero una espressione che compare nelle equazioni di Maxwell. Tale espressione rappresenta un “campo scalare”, una funzione che associa alle coordinate dello spazio-tempo un singolo valore reale. Nel paper Maxwell’s equations and Occam’s razor,  il gauge di Lorenz viene considerato come una normale “condizione al contorno”, che come tale non può essere universalmente applicata. L’ipotesi dell’esistenza di un campo scalare non è nuova: molti autori, spesso citando i lavori di Nicola Tesla, hanno trattato questo argomento. È interessante in particolare citare un progetto dei  laboratori ORNL (Oak Ridge National Laboratories) dal titolo Electrodynamic Scalar Wave Transmission and Reception finalizzato allo studio della possibilità di un sistema di comunicazione innovativo basato sul concetto di trasmissione e ricezione di onde scalari. L’accettazione dell’esistenza di un campo scalare permette di interpretare il concetto di “densità di carica” come la derivata del campo scalare rispetto al tempo, come suggerito da Giuliano Bettini nel lavoro Manoscritti di fine secolo, pubblicato negli archivi viXra. In questo caso le equazioni di Maxwell descrivono esclusivamente cariche che si muovono alla velocità della luce. È interessante notare come la curiosa ipotesi di Richard Feynman secondo la quale il positrone può essere interpretato come un “elettrone che viaggia indietro nel tempo”, emerge immediatamente da questa particolare definizione di carica. Il positrone differisce dall’elettrone esclusivamente per il segno della carica. È evidente che, se si considera la densità di carica come la derivata rispetto al tempo del campo scalare, cambiando di segno la variabile tempo si cambia automaticamente di segno la carica.

 

Nicola Tesla e le sue invenzioni.

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Mi sembra di capire che il valore della massa-energia a riposo dell’elettrone corrisponde alla frequenza angolare e alla quantità di moto della carica rotante espresse in unità naturali. Partendo da queste osservazioni, è possibile formulare una interpretazione puramente elettromagnetica delle leggi di Newton e della Relatività ristretta?

Si. Una condizione particolarmente semplice da studiare è il caso di un elettrone che si sposta con velocità vz lungo una direzione ortogonale al piano xy di rotazione della carica, che di conseguenza seguirà una traiettoria elicoidale alla velocità della luce. In questa particolare situazione il vettore della quantità di moto avrà una componente anche lungo l’asse z. Chiamando m_e la massa a riposo dell’elettrone osserviamo che la frequenza angolare ωe e il modulo della quantità di motoqA_\perp = m_ec = \hbar \omega_e/c nel piano xy rimangono invariate al variare della velocità vz. È possibile quindi ricavare direttamente il valore m della massa relativistica dell’elettrone applicando il teorema di Pitagora, considerando che la componente della quantità di moto mec è ortogonale alla componente mv_z = qA_z:

m_e^2c^2 + m^2v_z^2 = m^2c^2

Una variazione della velocità comporterà quindi una forza elettrica f_z

f_z = \frac{d(mv_z)}{dt} = \frac{qdA_z}{dt} = qE_z

o, per velocità non relativistiche:

f_z =\frac{qdA_z}{dt} = qE_z \simeq m_e\frac{dv_z}{dt}  = m_ea

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È possibile visualizzare il modello relativistico proposto usando una semplice metafora di facile comprensione ?

Considerando la costanza della velocità della luce c della carica elettrica, è possibile visualizzare la traiettoria elicoidale della carica di un elettrone, che si muove con velocità v_z in un intervallo di tempo fissato \Delta t, come una molla di lunghezza v_z \Delta t formata da un sottilissimo filo elastico di lunghezza costante c\Delta t. La massa dell’elettrone m = \hbar/rc è esattamente uguale all’inverso del raggio r della molla se espressa in unità naturali: m = 1/r. Ad un allungamento della molla, conseguenza di un aumento della velocità vz, corrisponderà una diminuzione del suo raggio e quindi un aumento della massa.

Se chiamiamo re il raggio della molla “a riposo”\left(v_z = 0\right), è possibile scrivere il valore del raggio r al variare di v_z:

r = r_e \sqrt{1-\frac{v_z^2}{c^2}}

 e la relativa variazione di massa:

m = \frac {m_e} {\sqrt{1-\frac{v_z^2}{c^2}}}

Naturalmente, se si osserva l’elettrone ad una scala spaziale molto più grande della sua lunghezza d’onda di Compton e ad una scala temporale molto superiore al brevissimo periodo (\approx 8.1 \cdot 10^{-21} sec.) della rotazione Zitterbewegung, per vz costante l’elettrone può essere approssimato ad una particella puntiforme, dotata di massa e carica, che si muove di moto uniforme lungo l’asse dell’elica.

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Come possiamo delineare sinteticamente, utilizzando concetti semplici, la relazione tra le equazioni di Maxwell e il modello proposto?

L’algebra dello spazio-tempo utilizza una base ortogonale di quattro vettori unitari che obbediscono alle seguenti semplici regole:

\gamma_x^2 = \gamma_y^2 = \gamma_z^2 = -\gamma_t^2 = 1

\gamma_i\gamma_j = - \gamma_j\gamma_i \quad \forall \:\{i, j\}\: \in\: \{x, y, z, t\}\quad and \quad i \neq j

L’algebra così definita è isomorfa all’algebra delle matrici di Majorana. Definiamo adesso una generica funzione A = A\left(x,y,z,t\right)=\left(\gamma_xA_x, \gamma_yA_y, \gamma_zA_z, \gamma_tA_t \right) che associa ad ogni punto dello spazio-tempo un vettore con quattro valori  e uno speciale vettore \partial = \left(\gamma_x\partial_x, \gamma_y\partial_y, \gamma_z\partial_z, \gamma_t\partial_t\right), le cui componenti rappresentano le operazioni di derivazione lungo le quattro direzioni dello spazio-tempo.

Applicando l’operatore \partial al campo vettoriale A, si ottiene il “campo spinoriale” \gimel, ovvero una funzione che associa ad ogni punto dello spazio-tempo uno spinore, una particolare struttura matematica identificata da sette valori, corrispondenti ad un campo scalare S, caratterizzato da un singolo valore e da un campo “bivettoriale” F con sei valori distinti. Il numero sei corrisponde al numero dei possibili piani (“bivettori”) ortogonali dello spazio tempo: xy, xz, yz, xt, yt, zt.

\partial A = \gimel = S + F

Se A è il potenziale vettore a quattro componenti, i sei valori di F corrispondono ai tre valori (Ex, Ey, Ez) del campo elettrico ed ai tre valori del campo magnetico (Bx, By, Bz). Il campo S, definito da un singolo valore, è generalmente ignorato nella letteratura mainstream, nella quale viene molto spesso applicato il “gauge di Lorenz”, una operazione che, come già detto, consiste nell’assumere S = 0.

Applicando l’operatore \partial al campo \gimel e ponendo a zero il risultato,

\partial\gimel = \partial^2A = \partial S + \partial F = 0

si ottengono le equazioni di Maxwell riscritte in forma compatta, se si identificano le quattro derivate parziali ∂S del campo scalare S rispetto ai quattro assi dello spazio-tempo come le sorgenti  del campo elettromagnetico, ovvero i tre valori della densità di corrente J e il valore della densità di carica 𝛒. In accordo con il principio del rasoio di Occam, quindi, i concetti di carica e di corrente non sono introdotti ad hoc nel modello, bensì sono ricavati da una singola entità fondamentale, il potenziale vettore con quattro componenti. Se viene esplicitata, l’equazione \partial \gimel = 0 si traduce in un sistema di otto equazioni che legano fra loro le derivate dei sei valori del campo elettromagnetico F e le sorgenti.

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James Clerk Maxwell e le sue famose equazioni.

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Al di là della forma, quale differenza comporta dal punto di vista della fisica, questa particolare reinterpretazione delle equazioni di Maxwell?

Come già anticipato in una risposta precedente, questa riscrittura delle equazioni di Maxwell prevede l’esistenza di onde scalari e di cariche che si muovono alla velocità della luce. Le relative equazioni sono particolarmente semplici:

\partial^2 S = 0

\partial^2 \rho = 0

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Esiste una relazione tra l’equazione di Dirac e il modello proposto?

Per m = 0 l’equazione di Dirac

\left(i\partial - m\right)\psi = 0

diventa l’equazione di Weyl:

\partial\psi = 0

una espressione molto simile all’equazione \partial \gimel = 0, se riscritta usando il formalismo dell’algebra dello spazio-tempo. La soluzione di queste equazioni è un campo di “spinori”. Lo spinore è una struttura matematica che presenta alcune analogie con i numeri complessi. Come è noto, un numero complesso z=\exp(i\theta) di modulo unitario e con argomento \theta codifica una generica rotazione di \theta radianti. Nell’algebra dello spazio-tempo, il prodotto γxγy  ha, come l’unità immaginaria i, il proprio quadrato negativo:

\left(\gamma_x\gamma_y\right)^2 = \gamma_x\gamma_y\gamma_x\gamma_y = -\gamma_x\gamma_y\gamma_y\gamma_x = -1

e l’espressione R_{xy} = \exp(\gamma_x\gamma_y\theta) rappresenta uno “spinore” particolarmente semplice in grado di codificare una rotazione nel piano xy. Il prodotto γzγt ha quadrato positivo (ricordiamo che \gamma_t^2 = -1) :

\left(\gamma_z\gamma_t\right)^2 = \gamma_z\gamma_t\gamma_z\gamma_t = -\gamma_z\gamma_t\gamma_t\gamma_z = 1

in questo caso lo “spinore”  R_{zt} = \exp(\gamma_z\gamma_t\phi) implementa una rotazione iperbolica nel piano zt. Semplificando, il prodotto (non commutativo) dei due “spinori” permette di codificare la traiettoria elicoidale della carica dell’elettrone se si pone \theta = \omega_et e \phi = \tanh^{-1}(v_z/c).

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Il nuovo modello proposto in cosa differisce da quello di Hestenes?

Nel modello di Hestenes la carica è puntiforme. Nei suoi lavori più recenti, inoltre, il raggio dell’orbita Zitterbewegung è uguale alla metà della lunghezza d’onda di Compton ridotta dell’elettrone. Infine, nel modello di Hestenes all’aumentare della velocità dell’elettrone la velocità angolare della carica diminuisce come conseguenza della dilatazione relativistica del tempo. Questo punto, in particolare, non è compatibile con il modello proposto nei due paper del Vol. 25 del JCMNS, dove il valore della massa, del raggio dell’orbita e della frequenza della rotazione Zitterbewegung, il valore della corrente e del potenziale vettore associati al moto della carica sono strettamente correlati. La correlazione tra questi parametri impone una contrazione relativistica del raggio, un aumento della velocità angolare istantanea ω = c/r e l’invarianza della velocità angolare ωe nel piano xy ortogonale alla direzione del moto.

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Il professor David Orlin Hestenes (a sinistra), in un’intervista TV.

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Quali risultati sperimentali potrebbero essere interpretati utilizzando questo particolare modello dell’elettrone?

Una serie di esperimenti compiuti negli ultimi dieci anni dal professore Leif Holmlid (Università di Gothenburg) hanno provato l’esistenza di una forma molto compatta di deuterio. Partendo dal valore dell’energia cinetica (circa 630 eV) dei nuclei emessi in alcuni esperimenti, compiuti irraggiando con un piccolo laser questa particolare forma di deuterio ultradenso, viene calcolata una distanza  tra nuclei di deuterio di circa 2.3 \cdot 10^{-12} m, un valore molto più piccolo della distanza di  circa 74 \cdot 10^{-12} m che separa i nuclei di una normale molecola di deuterio. È possibile avanzare una ipotesi sulla struttura dell’idrogeno (o deuterio) ultradenso partendo dai modelli Zitterbewegung dell’elettrone e del protone. Il protone può essere visto come un anello di corrente generato da una carica elementare positiva che si muove alla velocità della luce lungo una circonferenza la cui lunghezza è uguale alla lunghezza d’onda di Compton del protone\left(\lambda_p \approx 1.3 \cdot 10^{-15} m\right). Il protone sarebbe quindi, secondo questa ipotesi, molto più piccolo dell’elettrone, essendo il rapporto tra i raggi dei due anelli di corrente uguale all’inverso del rapporto delle loro masse:r_e/r_p = m_p/m_e \approx 1836. Una ipotetica struttura (Z-Idrino o Zitterbewegung Idrino) formata da un elettrone con al centro un protone (o un nucleo di deuterio) avrebbe una energia potenziale di -q^2/r_e \approx -3.7 keV, un valore corrispondente all’energia di un fotone nella gamma dei raggi X con una lunghezza d’onda di circa 3.3 \cdot 10^{-10} m. La distanza tra i nuclei di deuterio nell’esperimento di Holmlid potrebbe essere spiegata da un aggregato di queste strutture. In questi ipotetici aggregati, le fasi Zitterbewegung di due elettroni vicini differiscono di \pi radianti e la distanza d_c  tra le cariche dei due elettroni è uguale alla distanza percorsa dalla luce in un tempo uguale al periodo T di rotazione: d_c = cT =  \lambda_c \approx 2.42 \cdot 10^{-12} m.. In questo caso la distanza tra i nuclei può essere ricavata applicando il teorema di Pitagora:

d_i = \sqrt{\lambda_c^2 - \lambda_c^2/\pi^2} \approx 2.3 \cdot 10^{-12} m

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Il modello proposto per l’idrogeno ultradenso.

È importante ricordare brevemente, a questo punto, l’interessante lavoro di Jan Naudts, “On the hydrino state of the relativistic hydrogen atom”, dove l’autore applicando l’equazione di Klein-Gordon all’atomo di idrogeno trova (eq. 16) un livello energetico E_0 \approx m_ec^2\alpha \approx 3.7 keV.

Nell’esperimento di Iwamura è stata osservata la trasmutazione nucleare a bassa energia di elementi depositati su un sistema formato da strati sottili alternati di palladio (Pd) e ossido di calcio (CaO). La trasmutazione avviene quando il sistema viene attraversato da un flusso di deuterio. Lo strato di CaO, indispensabile per la trasmutazione, dista centinaia di strati atomici dalla zona vicino la superficie dove vengono depositati o impiantati gli atomi da trasmutare. Occorre quindi necessariamente trovare un meccanismo che spieghi l’azione a distanza e il ruolo del CaO nonché il superamento della barriera coulombiana da parte dei nuclei di deuterio. Una interessante ipotesi potrebbe derivare dal considerare fondamentale la formazione di deuterio ultra-denso (UDD) in corrispondenza dell’interfaccia tra ossido di calcio e palladio, una zona in cui la elevata differenza di funzione lavoro tra Pd e CaO favorisce la formazione di un strato con una alta densità di elettroni (SEL, Swimming Electron Layer). Il deuterio ultra-denso potrebbe successivamente migrare nella zona dove sono presenti gli atomi da trasmutare. Tale ipotesi appare più realistica dell’ipotesi della formazione di di-neutroni (coppie di neutroni), conseguenza di una ipotetica cattura nucleare dell’elettrone, considerando l’elevata differenza di massa tra un neutrone e la somma delle masse del protone e dell’elettrone. Aggregati di deuterio ultra-denso, non avendo carica, sarebbero quindi – secondo questa ipotesi – i probabili responsabili della trasmutazione del Cs in Pr e dello Sr in Mo. Utilizzando la notazione di Holmlid “D(0)” per indicare “atomi” di deuterio ultra-denso, la reazione ipotizzata per la  trasmutazione del cesio in praseodimio nell’esperimento di Iwamura sarebbe molto semplice:

^{133}_{55}Cs + 4D(0)\:\rightarrow \:^{141}_{59}Pr + 4e

In questo contesto, gli elettroni avrebbero il preciso ruolo di vettori di nuclei di deuterio all’interno del nucleo da trasmutare.

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Il professor Leif Holmlid (a sinistra) e Yasuhiro Iwamura (Università di Tohoku).

Sembrerebbe che un importante ruolo degli elettroni nelle reazioni nucleari a bassa energia sia stato proposto anche da Gullström e Rossi nell’ultimo lavoro teorico Nucleon polarizability and long range strong force from σI=2 meson exchange potential” (grassetto aggiunto):

“A less probable alternative to the long range potential is if the e-N coupling in the special EM field environment would create a strong enough binding to compare an electron with a full nuclide. In this hypothesis, no constraints on the target nuclide are set, and nucleon transition to excited states in the target nuclide should be possible. In other words these two views deals with the electrons role, one is as a carrier of the nucleon and the other is as a trigger for a long range potential of the nucleon”.

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Gli aggregati di idrogeno o deuterio ultra-denso potrebbero quindi essere la causa di  reazioni nucleari che coinvolgono più di due nuclei e considerate attualmente impossibili o altamente improbabili?

Non possiamo dirlo con certezza, ma se confermate sarebbe difficile trovare spiegazioni alternative per tali reazioni. Interessante ricordare come, già negli anni ‘90, nel brevetto US5411654 di Brian Ahern si fa rifermento a reazioni nucleari “many-body”, cioè a molti corpi:

“Condensed matter systems in which the deuteron nuclei motions are synchronized to such a high degree are expected to generally tend toward conditions that favor 3- and 4-body strong force interactions. Such many-bodied, cooperative oscillations permit 3 nuclei to be confined in, or close to, the strong force envelope simultaneously, providing a corresponding increase in interaction potential. Prediction of reaction by-products of 3- and 4-body strong force interactions are beyond current understanding. High energy scattering experiments are of no predictive use, owing to the immeasurably low probability of even a 3-body interaction.”.

Per inciso, il brevetto in questione tratta anche altri temi di fondamentale importanza come, ad esempio, la localizzazione dell’energia nei sistemi nano-strutturati.

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Qual è la principale differenza tra questo modello di idrogeno ultradenso e l’idrino di Randell L. Mills?

Nella teoria di Mills, l’equazione per la densità di carica 𝛒 prevede l’esistenza di cariche che si spostano a velocità v < c, mentre il modello proposto dagli Autori impone esclusivamente, come già detto, l’esistenza di cariche che si spostano alla velocità della luce. La teoria di Mills prevede, inoltre, la possibilità di diversi livelli energetici per l’atomo di idrogeno al di sotto del livello fondamentale comunemente accettato.

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Possiamo citare altri risultati sperimentali che suggeriscono l’ipotesi dell’esistenza di forme compatte di idrogeno ?

Negli anni ‘60, nel tentativo di dimostrare l’ipotesi secondo la quale il neutrone è una forma compressa di idrogeno, Don Carlo Borghi ha realizzato un esperimento in cui idrogeno parzialmente ionizzato veniva attraversato da microonde a 10 GHz generate da un Klystron. L’esperimento sembrava verificare la possibilità di sintetizzare neutroni partendo da protoni ed elettroni. La massa-energia mancante per un corretto bilanciamento della reazione p + e \rightarrow n rende però poco plausibile l’ipotesi di una reale sintesi di neutroni: più probabile, anche se non ancora dimostrata, la possibilità di formazione di idrogeno ultra-denso: p + e \rightarrow H(0).

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In conclusione, vorrei segnalare la possibilità, per chi volesse approfondire gli argomenti trattati o volesse chiarimenti a riguardo, di porre delle domande e di commentare sul mio blog.

Un sincero ringraziamento a Mario Menichella ed a quanti hanno collaborato alla realizzazione di questo post.