Andrea 1

Fusione fredda e muoni.

Periodicamente nelle discussioni sulla fusione fredda compare un accenno fugace alla fusione catalizzata da muoni. In campo ff la suggestione è forte: se la catalisi muonica esiste, perché non potrebbero esistere anche catalizzatori chimici di reazioni nucleari? Rossi scrive esplicitamente nella sua richiesta di brevetto WO 2009/125444 A1: catalyzer materials are used.
In una breve nota il Dr Andrea Idini mette in evidenza la fragilità delle assunzioni su cui si fonda la catalisi muonica e parimenti esclude decisamente la possibilità di catalisi chimica di una reazione nucleare (Non esistono reazioni nucleari che avvengono grazie a un “attivatore”),
https://fusionefredda.wordpress.com/2015/10/14/andrea/#comment-52694 .
Ho trasformato quella nota in un post intitolato “Andrea 1”. Spero che le parole di un esperto aiutino a cancellare speranze vane.

Dr Andrea Idini, Ricercatore presso l’Università di Jyväskylä, Finlandia.
24 ottobre 2015

La fusione muonica non avverrebbe perchè i muoni rimbalzano sul nucleo tramutandolo. I muoni sono leptoni, quindi fare un inverse-beta muonico è un reazione debole e perdipiù il muone pesa un casino, quindi la sezione d’urto è minuscola.
Il muone sostituisce un elettrone nella nuvola elettronica di una molecola, in questo H2 con isotopi di deuterio. Il muone è 200 volte più pesante dell’elettrone, la carica è la stessa, quindi orbita mooolto più vicino ai nuclei. Se gli elettroni stanno a 10^-10m di distanza da un nucleo grande 10^-15m, non hanno possibilità di influenzare il comportamento nucleare, i muoni stanno più vicini forse al punto da comprimere le distanze molecolari, hanno velocità più elevata, e sono molto più pesanti quindi causano traslazioni nel centro di massa che potrebbero agevolare la fusione dei due deuteri in un elio-4.
E’ un interessante problema di dinamica molecolare da calcolare, dato che comporta rinunciare all’approssimazione Bohr-Oppenheimer (nuclei nelle molecole fissi, o al più con piccoli moti regolari di vibrazione-rotazione se eccitati) e considerare strutture molecolari diverse (un muone occupa un orbitale fermionico diverso, quindi ad esempio la molecola di H2 non sarebbe stabile con un muone, dato che avrebbe un muone in 1s1/2 e un solo elettrone in 1s1/2 e si potrebbero quindi formare molecole di H3 per occupare tutti gli orbitali e formare stati di singoletto!).
Tuttavia prima di far correre la fantasia libera e felice:
1- i muoni hanno vita media di 2 microsecondi. Dopodichè decadono emettendo neutrini, elettroni e correlati gamma a 200 MeV! Auguri a farne una polverina!
2- Sono difficili da trattare: dato la vita media e dato che vuoi farne un atomo devi produrli in acceleratore a diversi centinaia di MeV, rallentarli quanto basta per essere catturati da un atomo a frazioni di keV, il tutto senza esagerare che altrimenti ti muoiono prima di arrivare, in un fascio molto puro perchè già gli elettroni che vengono generati dal decadimento hanno la stessa carica e comportamento leptonico e fanno casino, se hai un fascio non puro non hai speranza di vedere niente! A questo punto vengono formati atomi muonici (non ho notizia di molecole muoniche e sarebbe una figata) di idrogeno prozio (che da origine al noto proton puzzle) e di elio.
3- I muoni atmosferici hanno energie ben diverse che determinano cammini medi enormi (decine e centinaia di metri!) e densità troppo bassa quindi è insperabile che avvenga un effetto apprezzabile da quelli. A naso direi che H2 è la molecola più indicata con isotopi di deuterio-deuterio o ancor di più prozio-trizio, dato che nuclearmente si ha il massimo vantaggio in energia di legame passando all’alfa, e molecolarmente è un sistema semplice e leggero e quindi risentirebbe molto dell’oscillazione sul centro di massa (il sistema peserebbe 4.2 a.m.u, con il .2 che viene dal muone!). Se i muoni atmosferici avessero un effetto apprezzabile, l’acqua pesante, che è il sistema più atto a tali trasformazioni, automaticamente fonderebbe, cosa che non fa.