سیترکیب قدیمی: حالا ایده ای وجود دارد که مدتی بود به آن فکر نمی کردم. در بهار سال 2026 در رادار من برگشت. من مقاله ای در مورد اینکه چگونه دانشمندان تمایل به ریسک گریزی دارند نوشته بودم و هیو پرایس، فیلسوف کالج ترینیتی، دانشگاه کمبریج، به آن در Bluesky پاسخ داد و به مقاله ای اشاره کرد که اخیراً در مورد نگرش به همجوشی سرد همکاری کرده بود. او معتقد است که دانشمندان نه تنها در مورد همجوشی سرد، بلکه در مورد همجوشی سرد نیز بسیار نادیده گرفته شده اند ادعا که آنها بیش از حد از همجوشی سرد بی توجه بودند. ژورنالی انگار برای اثبات حرفش، مقاله او را رد کرده بود. من مدت‌ها کار پرایس را در مورد ماهیت زمان و علیت تحسین می‌کردم، بنابراین برایم جالب بود.
زمانی که بحث گداخت سرد در سال 1989 شروع شد، من به مدت شش ماه در میانه‌ی خروج از شبکه بودم. (در آن زمان می توانستید این کار را انجام دهید.) تا زمانی که من اخبار را دریافت کنم، تمام شده است. در ماه مارس، دو شیمیدان یک کنفرانس مطبوعاتی برگزار کردند تا یک آزمایش ساده روی میز را اعلام کنند که انرژی زیادی آزاد کرد تا یک واکنش شیمیایی ساده باشد. آنها گفتند که باید هسته ای باشد: هسته های هیدروژن در حال ترکیب شدن برای تشکیل هلیوم. وعده انرژی پاک و ارزان نامحدود را داده بود. فیزیکدانان شگفت زده شدند. چنین چیزی نباید در چنین شرایط پیاده روی میسر می شد. سیاستمداران پایان تمام مشکلات انرژی ما را اعلام کرده اند. اما پس از آن، آزمایشگاه‌های سراسر جهان سعی کردند این آزمایش را تکرار کنند و شکست خوردند، و یک نابودی مطلق رخ داد. کل ماجرا فقط چند ماه طول کشید. من که این اپیزود را در زمان واقعی زندگی نکرده بودم و ذاتاً یک دشمن بودم، در ابتدا با دانشمندان شجاع دلاور همدردی کردم. اما سپس در مورد اشتباهات تازه کار آنها، ابداع یک برنامه مهم و تهدید آنها به شکایت علیه مخالفان خواندم. آزمایش هایی کهدر ابتدا نتایج تایید شد، در یک مورد در میان نشانه هایی از افزودن عمدی محصول همجوشی جعلی پس گرفته شد.
اگرچه همجوشی سرد یک مورد بیمارگونه بود، اما فیوژن به طور کلی گورستان رویاها بود. من با رویایی که بیدار شد بزرگ شدم. چه در دمای اتاق اتفاق بیفتد، همانطور که در قسمت همجوشی سرد فرض شد، یا در دمای مرکز خورشید، مانند راکتورهای همجوشی معمولی (و بمب‌ها)، همجوشی نیازی به استخراج (و تخلیه) اورانیوم یا همراهی تانکرهای نفتی از طریق تنگه هرمز ندارد. تنها چیزی که نیاز دارید، در حالت ایده آل، مقداری آب دریا است. من که شیفته بودم، یک بار بر اساس مقاله ای در زیرزمین خود یک “فوزور” ساختم انجام دهید مجله فیوزورها واقعی هستند، تنها فناوری همجوشی جرمی مشروع. در آنها، ولتاژ بالا یک پلاسمای داغ ایجاد می کند که هسته ها را خرد می کند. واحد من به همجوشی دست پیدا نکرد، اما با کار می‌توانست، اگرچه توان ناچیزی تولید می‌کرد. من دوست داشتم پلاسمای درخشان بنفش او را به مهمانان نشان دهم، اما هر چه بیشتر در مورد فیوژن یاد می‌گرفتم، ناامیدتر می‌شدم. چند سال بعد، دوستی از یک شرکت خصوصی همجوشی به من تور یک راکتور همجوشی تجربی واقعی را داد. پیچیده و گران بود. خیلی ارزان این تشعشعات نوترونی کشنده و شدید تولید می کند. خیلی برای تمیزی. و به سوخت تریتیوم نیاز دارد که به طور طبیعی وجود ندارد و باید تولید شود. اینقدر برای مقداری آب دریا.
پس چگونه فیلسوف خوبی مانند پرایس درگیر چنین تجارتی شد؟ او به زوم توضیح داد که علاقه‌اش به سال 2011 باز می‌گردد، زمانی که او و دیگر افراد برجسته ایده مرکز مطالعات ریسک وجودی را مطرح کردند. این گروه تحقیقاتی نگران زمستان هسته‌ای، ایجاد سلاح‌های بیولوژیکی، فوران‌های آتشفشانی عظیم و تسلط بر هوش مصنوعی است – مدت‌ها قبل از مد شدن، زنگ خطر را به صدا درآورد. پرایس به من گفت که شباهتی بین سناریوهای روز قیامت و همجوشی سرد می بیند. آنها ممکن است غیرمحتمل به نظر برسند و مطالعه آنها یک فعالیت انفرادی یا حتی ثانویه باشد، اما عواقب آن بسیار زیاد است، به طوری که ما باید به آنها وزن بیشتری نسبت به آنچه که کاملاً موجه به نظر می رسد، بدهیم.
من همه طرفدار گشاده رویی هستم، اما بحث پرایس مرا آزار داد. باید هزاران پدیده نابهنجار دیگر وجود داشته باشد که به اندازه همجوشی سرد واقعی باشند و در صورت وجود، جهان را متحول کنند. چرا روی آن تمرکز کنیم؟ تنها دلیلی که ما اصلاً در مورد همجوشی سرد صحبت می کنیم این است که در سال 1989 به ما دروغ گفته شد. خیانت اولیه نوعی اثر لنگر روانی ایجاد کرد و باعث شد فرصتی را که در غیر این صورت نداشتیم را سرگرم کنیم. مثل این است که گفتم پاگنده را در حیاط خانه‌ام دیده‌ام، سپس اعتراف کردم که ندیده‌ام، و با این حال مردم شروع به برگزاری کنفرانس‌های سالانه جانورشناسی رمزنگاری کردند. برای من ناراحت کننده بود که یک فریب می تواند یک برنامه کامل از تحقیقات دانشگاهی را ایجاد کند. این چه تفاوتی با جنبش ضد واکس دارد، که همچنین با داده هایی شروع شد که نادرست بودند و پس از شناخته شدن باید به سادگی جمع آوری می شدند؟
اما بعد از شروع کردن آن سوراخ خرگوش، متوجه شدم که می توانم به راهم ادامه دهم. پرایس پیشنهاد کرد با مت ترویتیک صحبت کنم.
Trevithick یکی از بنیانگذاران Leitmotif، یک شرکت سرمایه گذاری خطرپذیر در پالو آلتو بود. من معمولاً با سرمایه گذاران خطرپذیر صحبت نمی کنم، اما به سرعت دیدم که رویکرد او با پرایس همخوانی دارد. Trevithick می خواهد عصر همجوشی را آغاز کند و مجموعه ای از فناوری ها را حفظ می کند که می توانند آن را محقق کنند. در گفتگوی ما، او همچنین تمایل زیادی به دره سیلیکون داشت که مدام مرا به نام کوچکم صدا بزند.
یک دهه پیش، ترویتیک در حالی که در گوگل کار می کرد، پروژه ای را برای ارزیابی مجدد همجوشی سرد ترتیب داد که به اوج خود رسید. طبیعت مقاله در سال 2019. هیچ واکنش هسته ای غیرمنتظره یا ناهنجاری دیگری پیدا نکرد، اما این تنها هدف نبود. ترویتیک گفت که ناکامی در سال 1989 موضوعات تحقیقاتی خاصی را که شاید نباید به این راحتی نادیده گرفته شوند، تحت تأثیر قرار داده است. به عنوان مثال، متخصصان همجوشی سرد در آزمایشات خود از عنصر پالادیوم استفاده کرده اند و این عنصر توانایی شگفت انگیزی در جذب هیدروژن مانند یک اسفنج دارد، توانایی ای که به دلیل ارتباط آن با غازهای وحشی علمی تعقیب و گریز، کمتر شگفت انگیز نیست. Trevithick تلاش کرد تا این تابو را بشکند و گفت که این پروژه در نهایت 28 مقاله دانشگاهی در مورد فلزات هیدروژنه و سایر پدیده ها تولید کرد. گفت: جورج. ما یک میدان را بدنام کردیم».
بنابراین من از طریق مراجع در آن نگاه کردم طبیعت مقاله و به دنبال موضوعاتی گشتم که شاید قبلاً به آنها فکر نکرده بودم. چیزی که مرا مجذوب خود کرد، همجوشی کاتالیزور میون بود. قبل از اینکه توسط مطالعات سال 1989 مورد استفاده قرار گیرد، آن را به عنوان معنای اصلی اصطلاح “همجوشی سرد” تشخیص دادم. همانطور که معنای آن را باز کردم، یک برنامه تحقیقاتی پر جنب و جوش در فیزیک کشف کردم که انواع عجیب و غریب از اتم ها و مولکول ها را ایجاد می کند، گاهی اوقات سعی می کند آنها را با هم ترکیب کند، اما به طور گسترده تر برای جستجوی قوانین اساسی جدید طبیعت.
هنوز نسبت به شهرت مشکوک گداخت سرد محتاط بودم، برای کسب اطلاعات بیشتر به فیزیکدانانی که به آنها اعتماد داشتم مراجعه کردم. یکی از آنها کاتالینا کورچانو از موسسه ملی فیزیک هسته ای ایتالیا در نزدیکی رم بود. من سه سال پیش او را ملاقات کرده بودم تا آزمایش‌های او را برای آزمایش پایه‌های مکانیک کوانتومی ببینم. او به آرامی به من یادآوری کرد که در آن زمان درباره اتم های عجیب و غریب نیز به من گفته بود. حدس می‌زنم آنقدر روی کارهای دیگر او متمرکز بودم که نتوانستم دنبالش کنم. او گفت: “این یک جهان کامل برای کشف است.” “گاهی اوقات من آنها را “اتم های اصلاح شده ژنتیکی” می نامم، اما این کار را متوقف کردم زیرا، می دانید.”
ایده اصلی پشت همجوشی کاتالیزور میون ساده است. اتم های معمولی از یک هسته با بار مثبت تشکیل شده اند که توسط الکترون هایی با بار منفی به دور آن می چرخد. اما دلیلی برای الکترون بودن آنها وجود ندارد. سایر ذرات باردار منفی نیز به همین خوبی عمل می کنند. در مدل استاندارد فیزیک ذرات، الکترون خواهر و برادری به نام میون دارد که می تواند جایگزین آن شود. فیزیکدانان همچنین ذرات خانواده های دیگر مانند کائون ها، پیون ها و باریون های Xi را جایگزین کرده اند. آنها حتی هیبریدهایی از ماده و پادماده ایجاد کرده‌اند که در آن هسته‌ای حاوی پروتون توسط پادپروتون‌هایی با بار منفی در گردش است. به طور خلاصه، شما می توانید هیدروژن معمولی، هیدروژن مویونیک، هیدروژن کائونیکی، هیدروژن آنتی پروتون و غیره داشته باشید.
دانیل شوتز، فیزیکدان تجربی در مؤسسه ملی استاندارد و فناوری در بولدر، کلرادو، که آشکارسازهای فوق دقیقی برای اندازه گیری تشعشعات ساطع شده از این اتم های عجیب و غریب می سازد، می گوید: «این مانند یک جدول تناوبی جدید است. “شما تقریباً آن را در بعد سوم می سازید.”
تفاوت اصلی در این اتم های عجیب و غریب این است که جایگزین های الکترون بسیار سنگین تر هستند. یک میون 207 برابر جرم تر از الکترون است. آنتی پروتون، 1800 بار. طبق مکانیک کوانتومی، هر جسم در نهایت موج مانند است و هر چه جرم آن بیشتر باشد، طول موج آن کوتاه تر است. بنابراین، بسته به ایزوتوپ شیمیایی، اتم میون تا 207 برابر کوچکتر از همتای وانیلی خود است. اتم ضد پروتون، تا 1800 برابر کوچکتر. وقتی فیزیکدان ها می خواهند مقیاس اتم ها را بررسی کنند، اغلب هسته را با یک سنگ مرمر و کل اتم را با یک استادیوم فوتبال در اطراف آن سنگ مرمر مقایسه می کنند. با وجود اتم های ضد پروتون، اتم یک استادیوم فوتبال نیست، بلکه صرفاً یک فوتبال است.
نانسی پل، فیزیکدان آزمایشگاه Kastler Brossel در پاریس می گوید: «کل سیستم فرو ریخته است. او در حال کاوش با استفاده از ذرات باردار منفی سنگین تر است تا اتم ها را حتی بیشتر کوچک کند. در فیزیک بسیار نادر است، به خصوص امروزه، که شما به چیزی می رسید که در آن هیچ کاری انجام نشده است.
انقباض اتم ها باعث افزایش میدان الکتریکی درون آنها می شود. طبق قانون کولن که همتای الکتریکی قانون گرانش نیوتن است، میدان الکتریکی با مجذور معکوس فاصله افزایش می یابد. سپس برای یک اتم کائون یا آنتی پروتون یک میلیون بار افزایش می یابد. این یک تست استرس از ستون مرکزی فیزیک مدرن، الکترودینامیک کوانتومی (QED) یا نحوه رفتار الکترومغناطیس در سطح کوانتومی را ارائه می‌دهد. پل گفت: “این قوی ترین میدان کولن است که می توانید در آزمایشگاه برای مطالعه QED ایجاد کنید.”
در واقع، به اصطلاح حد شوینگر را می شکند، آستانه ای که در آن اثرات کوانتومی دیوانه می شوند و فضای خالی ناپایدار می شود. ذرات به طور خود به خود از هوای رقیق شروع به مادی شدن می کنند. او گفت: “شما خلاء را با میدان قوی تر می جوشانید.” فیزیکدانان این جوشش ذرات را در دهه 1930 پیش بینی کردند و هنوز مستقیماً آن را مشاهده نکرده اند، اما آنها با استفاده از اتم های عجیب و غریب، پدیده ای نزدیک به هم را مشاهده کرده اند. در بهار 2026، کورچانو و همکارانش این کار را با استفاده از فلوئور کائونی انجام دادند که میدان الکتریکی بالاتر از حد شوینگر را تجربه کرد.
اتم های پیچیده همچنین پنجره ای را به سوی دیگر جنبه های فیزیک بنیادی باز می کنند. میون‌ها، کائون‌ها یا دیگر جانشین‌های الکترون آنقدر به دور هسته اتم می‌چرخند که به ساختار داخلی آن حساس می‌شوند. به این ترتیب شعاع پروتون در سال 2019 اندازه‌گیری شد. مانند یک سیاره مینیاتوری، هسته می‌تواند با پوسته بیرونی یا “پوست” نوترون‌ها لایه‌بندی شود. پل گفت: “شما یک میکروسکوپ واقعا زیبا برای دیدن آنچه در این پوسته های نوترونی می گذرد دارید.” اتم های پیچیده می توانند به محققان اجازه دهند تا از فیزیک کاملاً جدیدی مانند انحراف از گرانش نیوتنی یا وجود ذرات خارج از مدل استاندارد بهره ببرند. کورچانو گفت: «ما به فیزیک ناشناخته در حد دقت فوق العاده نگاه می کنیم. این علاوه بر انرژی بسیار بالا است.
حتی ایجاد این اتم ها شهود فیزیک ذرات را زیر و رو می کند. ابزار شاخص سرن، برخورد دهنده بزرگ هادرون، سرعت ذرات را تقریباً به سرعت نور افزایش می دهد تا این فعل و انفعالات پر انرژی را آغاز کند. در عوض، تیم پل به یک ماشین کمتر شناخته شده به نام کاهش دهنده آنتی پروتون تکیه می کند، که سرعت خزیدن ذرات را کاهش می دهد تا بتوانند به جای از بین بردن اتم ها، به آنها نفوذ کنند. از برخی جهات، کار سخت تری است. لارس یورگنسن، آزمایش‌کننده در سرن که به توسعه سرعت‌گیر کمک کرد، گفت: «افزایش سرعت آسان‌تر از کاهش سرعت است».
یک ساعت طول کشید تا من را از طریق مراحل پروسه راهنمایی کند. این سیستم آنتی پروتون ها را ایجاد می کند و به تدریج انرژی آنها را تخلیه می کند. برخی از مراحل روی کل توده های ذرات عمل می کنند تا سرعت آنها را کاهش دهند، در حالی که برخی دیگر در یک گروه عمل می کنند تا از پخش شدن آن جلوگیری کنند. یکی از روش‌ها پر کردن محفظه با الکترون‌هایی است که مانند بسیاری از مکعب‌های یخ، پادپروتون‌ها را خنک می‌کنند. میدان های مغناطیسی و خلاء شدید – آنقدر شدید که هیچ فشار سنج نمی تواند آن را اندازه گیری کند – تضمین می کند که پادپروتون ها زودتر از موعد با پروتون های معمولی برخورد نمی کنند که هر دو را از بین می برد. در سال 2021، سرن شروع به استفاده از حلقه آنتی پروتون بسیار کم انرژی یا ELENA کرد تا خاموشی نهایی را انجام دهد. ایجاد و کاهش سرعت جایگزین‌های دیگر الکترون‌ها، مانند میون‌ها، آسان‌تر است، زیرا آنها چالش نابودی را ایجاد نمی‌کنند.
در این مرحله، قرار دادن این ذرات در اتم ها آسان است. اتم ها در مورد الکترون هایشان به طرز شگفت آوری دست و پا چلفتی هستند. آنها به دلایل مختلف تمایل دارند آنها را از دست بدهند، و تشکیل اتم های عجیب و غریب از این تمایل سوء استفاده می کند، با این تازگی که الکترون از دست رفته با یک ذره ورودی جایگزین می شود. اگر اتم در ابتدا در پایین ترین حالت انرژی ممکن بود، اتم تازه وارد بلافاصله مجموعه جدیدی از سطوح انرژی را ایجاد می کند، مانند یک فرار آتشی که ناگهان پایین می آید. اتم از طریق سطوح انرژی تازه ایجاد شده سقوط می کند. در این فرآیند، تمام الکترون های باقیمانده خود را بیرون می زند و یک سری اشعه ایکس ساطع می کند.
در نهایت اتم دوباره تثبیت می شود، اما نه برای مدت طولانی. در یک اتم پاد پروتون، پاد پروتون به مدار باریکی می رسد که هسته را لمس کرده و از بین می رود. در انواع دیگر اتم های عجیب و غریب، جانشین الکترون به سرعت تجزیه می شود. میون‌ها فقط 2 میکروثانیه دوام می‌آورند و انواع دیگر حتی زودگذرتر هستند. اما در طول این عمر کوتاه، اتم های عجیب و غریب حتی می توانند مولکول هایی با عمر کوتاه تشکیل دهند.
من در مورد آنها از شینجی اوکادا، فیزیکدان دانشگاه چوبو در ژاپن شنیدم. در بهار سال 2026، تیم او از آشکارسازهای Swetz و مجتمع تحقیقاتی شتاب دهنده پروتون ژاپن برای اندازه‌گیری ساختار مولکول‌های هیدروژن مویونیک استفاده کرد، و هیدروژن به شکل ایزوتوپ دوتریوم – اولین اندازه‌گیری مستقیم پرتوهای X منتشر شده از این مولکول‌ها- استفاده کرد. هنگامی که آنها به مولکول هایی متشکل از دو اتم هیدروژن معمولی شکسته شدند، اتم های میون خود را در این مولکول ها کاشته و یکی از هیدروژن های آنها را جذب کردند. این امر چیزی را ایجاد کرد که اوکادا آن را “مولکول ماتریوشکا” نامید – یک مولکول عجیب و غریب که در یک مولکول معمولی بزرگتر جاسازی شده است.
و این ما را به ایده ای که باعث شروع من شد برمی گرداند: همجوشی کاتالیز شده با میون. در آزمایش‌های دیگر، زمانی که مولکول عجیب و غریب به پیکربندی نهایی خود می‌رسد، آنقدر فشرده است که دو هیدروژن تقریباً فوراً با هم ترکیب می‌شوند. این فرآیند در دمای اتاق اتفاق می‌افتد، بنابراین از این نظر “سرد” است، اما در غیر این صورت با آزمایش 1989 بسیار متفاوت است – نه حداقل به این دلیل که در واقع اتفاق می‌افتد. میون معمولاً خارج می شود و آن را آزاد می کند تا یک اتم عجیب و غریب جدید ایجاد کند و چرخه را دوباره شروع کند. بنابراین، میون به عنوان یک کاتالیزور، یک خواستگار هسته ای عمل می کند. اگر بتواند این ترفند را 300 بار یا بیشتر تکرار کند، این فرآیند بیشتر از مصرف انرژی تولید می کند. اکثر فیزیکدانان شک دارند که این رقم به 300 برسد، اما اوکادا گفت که او و تیمش آن را کاملاً رد نمی کنند. با این حال، ذرات آزاد شده از واکنش های همجوشی را می توان برای سنتز ایزوتوپ های پزشکی یا پردازش زباله های هسته ای از راکتورهای شکافت جمع آوری کرد. اوکادا گفت: «حتی بدون دستیابی به سوددهی انرژی، همجوشی کاتالیز شده با میون می تواند مفید باشد.
و این مهم است زیرا اگرچه فیزیکدانان برای اولین بار در دهه 1950 همجوشی کاتالیزور میون را مشاهده کردند، تعداد کمی آن را مطالعه کردند و آن را یک کنجکاوی صرف در نظر گرفتند. اگر نتواند برق تولید کند چه فایده ای دارد؟ پیشرفت اصلی در سال های اخیر پیشرفتی در بازیافت میون نبوده است، بلکه درک این موضوع بوده است که ما به چنین پیشرفتی نیاز نداریم.
من فکر می کنم این یک درس کلی برای ارزیابی توسعه علم است. چیزی که سرفصل ها را می سازد – انرژی فراوان! بشریت نجات یافته است! – چیزی نیست که باید روی آن تمرکز کنید. در عوض، بپرسید: آیا این برنامه تحقیقاتی حتی اگر ادعای اصلی کافی نباشد، جالب خواهد بود؟ آیا این یک شرط بندی همه یا هیچ بر یک نتیجه واحد است یا دروازه ای به یک حوزه علمی گسترده تر؟
همجوشی سرد، که در سال 1989 به جهان معرفی شد، در این آزمایش شکست خورد. این دو شیمیدان هرگز توضیح ندادند که چرا آزمایش آنها ممکن است جالب باشد، حتی اگر صرفه جویی در انرژی را به تصویر نمی کشد. این وظیفه 30 سال بعد به عهده ترویتیک افتاد، زمانی که پروژه او نشان داد که یک نوع آزمایش همجوشی سرد، اگر به تنهایی دنبال شود، می تواند خواص شگفت انگیز ماده را آشکار کند.
همجوشی کاتالیز شده با میون آزمون را با موفقیت پشت سر می گذارد زیرا اتم ها و مولکول های عجیب و غریب درک ما از جهان را غنی می کنند، حتی اگر هرگز یک وات برق تولید نکنند. دانشمندانی که با آنها صحبت کردم واضح است که هیچ انتظاری از شهرت و ثروت نداشتند، بلکه بیشتر به دلیل کنجکاوی و شگفتی بودند. “قابل توجه نیست؟” اوکادا به من گفت. فیزیک اتمی، مولکولی و هسته ای همه در یک چرخه واکنش گرد هم می آیند. این تعامل است که من را مجذوب خود می کند.
