Vergessene LENR-Erfindungen - Teil 4: Anhang

Infinite Energy (Ausgabe 137, Januar/Februar 2018) 7-12
Forgotten Inventions of LENR - Part 4
George Egely
egely.g@gmail.com

Einführung

Dieser vierteilige Rückblick hat sich mit einer ketzerischen, absurden Behauptung befasst: Erfindungen auf der Basis von LENR (wie beispielsweise Elektroautos) wurden schon lange vorangetrieben, bevor das Konzept für das erste Gerät zur (Heißen) Fusion – nämlich die Wasserstoffbombe – überhaupt entwickelt wurde. Eine nachhaltige „erneuerbare“ Energie wurde bereits produziert, lange bevor wir damit begonnen hatten, uns über Klimawandel, Ressourcenkriege oder Petrodollars Sorgen zu machen. Außerdem wurde in jedem Jahrzehnt durch vom Zufall begünstigte Erfinder mindestens ein Gerät mit einem LENR-Antrieb zur Erzeugung von Elektrizität bzw. Oxigas entwickelt, bevor LENR in den 1990er Jahren dank der Arbeit von Pons, Fleischmann und Johnson sich langsam als vages Konzept abzuzeichnen begann.

Es ist schon eine Tragödie, dass die Wissenschaft als Institution diesen Dingen nie Beachtung geschenkt hat, weder die bestens finanzierte Gemeinde der Heißen Fusion noch später die sich abmühende Gemeinde der „Kalten“ Fusion.

Die Zeichen der Zeit waren deutlich genug zu erkennen. Die Pseudoteilchen von F. Ehrenhaft, die Transmutationen in den Gasentladungen von Collie und anderen sowie die Umkehrung des elektrischen Feldes durch die Unterbrechung einer staubbasierten Bogenentladung wurden allesamt bereits 1905 entdeckt. Die Wissenschaft brillierte als experimentelle Methode. Die Wissenschaft als Institution scheiterte jedoch, weil sie diese Erkenntnisse nicht förderte, sondern jede einzelne von ihnen zermalmte. So wurde das Jahr 1905 zu einem Wendepunkt in der Physik. Das Vermächtnis Einsteins wird gehegt, die Namen von Collie, Moray und Ehrenhaft erscheinen jedoch nicht einmal als Fußnoten.

Was hält die Natur bei diesen bescheidenen Energieniveaus am Laufen? Derselbe Trick, der überall in der Biologie zu beobachten ist (wie zum Beispiel beim ATP-synthetisierenden Crebs-Szentgyörgyi-Zyklus): eine Reihe von ineinandergreifenden autokatalytischen Phänomenen, die sich vorzugsweise im Resonanzmodus vollziehen. Auf diese Weise wird es möglich, aus Protonen und Elektronen Neutronen zu synthetisieren. Dies ist das erste Ereignis, das einen Engpass darstellt. Auf der Oberfläche von aufgeladenen Kanten und Staubteilchen findet dies jedoch mit bescheidenem Energieaufwand als selbstorganisiertes Phänomen statt. Andere Elemente der sogenannten Edmund-Storms-Kette von Fusionsereignissen, wie z. B. die Fusion von  [math]^2_1D \; + \; ^1_1p \; = \; ^3_2He[/math], können mit Hilfe der Coulomb-Ladungsabschirmung erfolgen, die von diesen Orten zur Verfügung gestellt wird.

In den vorangegangenen drei Teilen wurden ungefähr zehn Erfindungen auf ihre gemeinsamen technisch-physikalischen Grundlagen hin analysiert. Dabei wurde deutlich, dass die Oberflächenmorphologie ebenso wie die Wasserstoffadsorption und -absorption für die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens von entscheidender Bedeutung sind, und dies sowohl hinsichtlich der Staubpartikel als auch der Oberflächenkanten.

Zur Aufrechterhaltung eines zuverlässigen Prozesses muss diese Oberflächenmorphologie erhalten werden, und genau hier scheiterten die meisten Erfindungen.

Gibt es weitere bereits bekannte Ungewissheiten? Ja, die gibt es.

Beispielsweise Unklarheiten in Zusammenhang mit der Technologie: Welches ist das optimale Elektrodenmaterial? Welche Art von Schichten sollen verwendet werden? Was ist die beste Gasmischung? Darüber hinaus bestehen zahlreiche weitere offene Fragen zum Layout der Entladungsröhren, zu den elektronischen Schaltungen und zu Betriebsparametern wie Frequenz und Spannung sowie zu den miteinander gekoppelten Röhren usw.

Gibt es darüber hinaus weitere bisher nicht bekannte Unkenntnisse? Meine Antwort darauf ist ein eindeutiges und lautstarkes Ja. Wir haben bereits genügend Wissen gesammelt, um die schlimmsten Fallstricke voraussehen zu können. Woran sind diese Erfindungen bzw. Erfinder gescheitert?

1) An einer übertriebenen Geheimhaltung. (Jeder Erfinder ist in diese Falle getappt.) Wie Jed Rothwell vor langer Zeit zu den Parallelen von früher Luftfahrt und Kalter Fusion bemerkte:

Revolutionäre Geräte, die sich noch in der Phase der Unbrauchbarkeit befinden, müssen veröffentlicht werden, denn ansonsten werden sie nie die kritische Masse an Menschen erreichen, die notwendig ist, um sie zu praxistauglichen kommerziellen Produkten weiterzuentwickeln.

2) An einer verfehlten Theorie. Die Vakuumfluktuation – also die Ätherenergie als grundlegende Physik – hat ins Nichts geführt. Und fast alle sind in diese Falle getappt.

3) An fehlendem Spielraum „nach unten“. Die Physiker waren mit einem immer größeren Beschleuniger lediglich auf der Jagd nach „echten“ Teilchen oder nach immer kleineren Teilchen mit einer immer kürzeren Lebensdauer. Nur die Halbleiter schlugen in diese einseitige Annäherung an die Natur eine Delle. Die Quasiteilchen sind jedoch weitaus nützlichere und interessantere Mitglieder der Mikro- und Nanowelt als Tau- oder Sigma-Hyperons. Die Erfinder selbst mussten sich darum kümmern, das seltsame Verhalten der Quasiteilchen zu ergründen.

Diese „Physik des Schmutzes“ (wie Wolfgang Pauli einmal über Quasiteilchen witzelte) hat nie genügend Interesse, Finanzierung und Intelligenz auf sich gezogen. Und das ist schon mehr als nur ein Fehler, das ist ein Verbrechen.

Allgemeine Schlussfolgerungen

Nach einer Auswertung von mehr als zehn in Vergessenheit geratenen Erfindungen und physikalischen Effekten können sich unterschiedliche Ergebnisse einstellen.

Der pessimistische Leser wird zu dem Schluss kommen, dass sich eine Arbeit auf diesem Gebiet nicht auszahlt, zumal die vom Zufall begünstigten und engagierten Erfinder mit ihren funktionstüchtigen Prototypen nichts erreicht haben, da die notwendige gesellschaftliche Unterstützung, insbesondere die Forschungsfinanzierung und -kooperation, fehlt.

Der feindselige Leser – wenn er dieses Papier überhaupt liest – wird davon überzeugt sein, dass in den letzten einhundert Jahren alle diese Erfindungen nicht etwa deshalb untergegangen sind, weil es hinter diesen Geräten keine physikalische Realität gab, sondern weil die Erfinder nie ihr ganzes Know-how preisgegeben haben und somit bekamen, was sie verdienten.

Der optimistische Leser, für den ich diese Rezension geschrieben habe, wird realisieren, dass da eine unermessliche und unerschöpfliche Möglichkeit existiert – vorausgesetzt, dass die LENR-Gemeinde miteinander kooperiert. In der Vergangenheit war das noch nie der Fall, könnte aber in der Zukunft geschehen – wenn es denn eine Zukunft gibt.

Nach meiner Ansicht besitzt das „Mainstream-LENR“ – die Forschungslinie, die auf der Elektrochemie basiert, sowie auf einem Gleichgewichtszustand bei niedriger Temperatur und niedriger Stromdichte – keine Zukunft. Die Zukunft findet nur dort statt, wo ein deutlicher wirtschaftlicher Gewinn erzielt wird, und das heißt eine zuverlässige Erzeugung von Elektroenergie. Bei diesen Erfindungen müssen eine Reihe von Konstruktionsprinzipien berücksichtigt werden. Meiner Meinung nach handelt es sich dabei um die folgenden:

• Transientes Plasma ist eine Notwendigkeit, eine nicht verhandelbare Anforderung.
• Das Plasma ist vorzugsweise staubförmig, und mindestens eine Elektrode besitzt eine Oberfläche, deren Konstruktion der einer Hohlkathode entspricht (höherer Wirkungsgrad).
• Die Kathodenoberfläche muss über Kanten und eine große Oberfläche verfügen.
• Die Entladungsröhre sollte vorzugsweise als akustischer Resonanzhohlraum ausgeführt sein.
• Das Elektrodenmaterial muss Wasserstoffisotope speichern können.
• Das Plasmagas sollte Wasserstoff und Deuterium und Kohlenstoff (als CH₄) enthalten.
• Der Plasmadruck sollte vorzugsweise atmosphärisch sein. Atmosphärischer Druck ist stabiler als Niederdruck.
• Die Entnahme von elektrischer Energie sollte über einen resonanten Stromkreis von hoher Frequenz (in der Größenordnung von Kilohertz bis Megahertz) erfolgen. Die Entnahme der überschüssigen Elektroenergie erfolgt in der Regel über eine Metallelektrode, doch diese Funktion kann auch durch eine kapazitive Kopplung realisiert werden.

Die unbekannte Größe ist hier die Coleman-Konstruktion mit ihrer geschichteten, sandgefüllten Röhre, deren Glühen eine einschnürende Wirkung hat. Sie kann nicht in Resonanz gebracht werden. Die Qualität der Elektrode ist nicht von Bedeutung, da es sich hierbei um den heißen Teil eines resonanten Stromkreises mit einem externen Magnetfeld handelt, das zwar die Elektronen, nicht aber die Ionen beeinflusst.

Ich verfüge über praktische Erfahrung mit Audiofrequenzentladungen bei Röhren, die mit Glaskügelchen gefüllt sind. Normalerweise ist der Entladungspfad auf einen sich ständig verändernden engen Kanal begrenzt, doch bei niedrigem Druck und etwa 1 Kilovolt herrscht ein gleichmäßiges Glühen, das die Glaskügelchen erhitzt und zum Schmelzen bringt. Unsere Glaskügelchen waren zwischen 1 und 5 Millimeter groß, so dass ich nicht einschätzen kann, was im Submillimeterbereich passieren würde, wenn sich Dampf und Kohlestaub in der Röhre befinden. Möglicherweise zeigt sich ein völlig anderes Verhalten! Es handelt sich hier um eine unerforschte Ecke der Entladungen.

1. Meine traurigen Erfahrungen

Nach mehr als einem Jahrzehnt eines erfolglosen Kampfes mit unzuverlässigen Elektroden in elektrochemischen Zellen und Gasentladungen (Patterson-Zelle, Correa und Chernetzky) habe ich aufgegeben.

Im Jahr 2006 entschied ich mich dann für die Erforschung mikrowellengetriebener pulsierender Staubplasmen in eingebetteten akustischen und elektromagnetischen Hohlraumresonatoren ohne Elektroden. Das führte zu einer Sofortlösung in Sachen Transmutationen. (Eine Wasserstoffatmosphäre stand aufgrund strikter Budgetbeschränkungen nicht zur Debatte). Gelegentlich tauchte allerdings das Geheimnis um Teslas Auto als ultimative Lösung für LENR auf. In der Hoffnung, eine Finanzierung im Rahmen einer möglichen Forschungsbeihilfe zu erhalten, reichte ich 2011 eine Patentanmeldung ein. (Siehe WO2012153156A3, „Verfahren zur Erzeugung erneuerbarer Energie mit einem Gerät mit resonantem Nano-Staub-Plasma und einem akustischen Resonator“; und WO2012164323A3, „Verfahren zur Erzeugung erneuerbarer Wärmeenergie“). Fünf mal wurden mir Forschungszuschüsse gewährt. Doch die EU-Mittel für Forschung und Entwicklung wurden immer wieder gestohlen, da die Eigentümer der Dachgesellschaft nur an das Geld kommen wollten und sich um die Ergebnisse kaum weniger hätten kümmern können (Motech, Aqua-Maxima, SKC und die Schweizer Firma Femtoscience). Das Projekt ist also gestorben und das Patent ist aufgegeben worden. Es steht jetzt der Allgemeinheit zur Verfügung.

2. Die nach über 100 Jahren wieder aufgegriffenen Transmutationen

Es waren etwa ein Dutzend Forscher, die an der auf Gasentladung basierenden Transmutation arbeiteten. J. N. Collie und andere publizierten am 23. Juli 1914, nur wenige Tage vor Beginn des Ersten Weltkrieges, die ausführlichste Arbeit zur Wasserstofftransmutation. Es sei hier nur eine Frage gestellt: War ihre Arbeit reproduzierbar? Denn das ist für eine breitere Akzeptanz erforderlich. Die knappe Antwort lautet „Nein“, aber sie waren nicht weit davon entfernt. Mit etwas mehr Glück und Beharrlichkeit hätten etwa zehn Personen, die für fünf bis sechs weitere Jahre arbeiten würden, ausreichen müssen, um für die Transmutation einen gesicherten Lösungsweg zu erarbeiten. Tesla und der junge Moray hatten bereits ein zuverlässiges Konzept gefunden: eine Koronaentladung an dünnen stauberzeugenden Elektroden.

Vor 1914 haben sie noch nie ihren Versuchsaufbau beschrieben, weil sie ihn immer weiter verbesserten. Sicherlich hätte der Erste Weltkrieg zu keinem schlechteren Zeitpunkt ausbrechen können, denn junge Talente wurden an die Front entsandt, und militärische Erfordernisse hatten Vorrang vor akademischer Forschung. (Traurigerweise ist Rutherfords engster Mitarbeiter auf Gallipoli – heute Gelibolu – gefallen.)

Worin bestanden ihre Stärken?

• In ihrem Plasma setzten sie Wasserstoff ein, was sich als nützlich erwies. (Sie hätten auch Kohlenstoffelektroden bei atmosphärischem Druck verwenden können).
• Für die Induktionsspule verwendeten sie eine periodische Hochspannung (12-Zoll-Funken). Mit Hilfe von Quecksilber- oder Hammerunterbrechern konnten sehr niedrige Frequenzen (1 bis 2 Hz) erzielt werden.
• Es wurden auch Gleichrichter zum Einsatz gebracht, wodurch die Effizienz der Transmutation verbessert wurde.
• Sie verfügten über aktuelle Fachkenntnisse in der Vakuumtechnik und der Spektralanalyse.
• Für die Elektroden wurden verschiedene Materialien getestet, so dass die Auswirkungen der Oberflächenqualität und der Elektrodenerosion für sie in Reichweite lagen.
• Ihre Experimente wurden sorgfältig überwacht, um sicherzustellen, dass das Helium und das Neon nicht aus einer allmählichen und heimtückischen Diffusion von Luft aus der Umgebung in ihr System resultierten.
• Sie räumten ein, dass ihre Transmutationsergebnisse nicht zuverlässig waren und ziemlich oft aus einem Nullergebnis bestanden. Ihnen war bewusst, dass es noch weitere unbekannte Parameter gab, die die Transmutation beeinflussten. Sie haben unablässig nach ihnen gesucht.
• Sie haben erkannt, dass eine Palladium-Elektrode hervorragend ist, ohne sich jedoch darauf zu konzentrieren.

Was haben sie übersehen?

• Die Form der Entladungsröhre war für eine akustische Resonanz vollkommen ungeeignet, und auch die niederfrequenten Funken bewegten sich außerhalb des zulässigen Bereichs. Somit blieb die Ausbeute an Transmutationen gering.
• Sie haben niemals vermutet, dass die Morphologie der Elektrodenoberfläche zu den wichtigen unbekannten Parametern gehörte. Sie hatten nicht erkannt, dass es der durch das Sputtern verursachte Staub und die Kanten sind, die für die Einleitung der Transmutation verantwortlich sind.
• Sie führten ihre Experimente nicht mit reinen Quecksilberelektroden durch, sondern nur mit solchen aus HgSi, was zu unklaren und uneinheitlichen Ergebnissen führte.
• Sie haben die Bedeutung der gepulsten Bogenentladung nicht erkannt.
• Mitunter haben sie das Plasma mittels eines Wassermantels gekühlt, der eigentlich zur Abdichtung dient. Auf diese Weise wurde jedoch auch die Entladung gekühlt, was die Dichte und die Energie der freien Elektronen in der Entladung verringert hat, und damit auch deren Energieniveau.
• Sie verwendeten keine Braunsche Röhre (Oszilloskop) und konnten daher die Umkehrung des Röhrenpotentials nicht erkennen. Diese Potentialumkehr muss mit den Transmutationen korreliert haben. Keine Potentialumkehr – keine Transmutation. Damit ist ihnen ein wichtiges diagnostisches Werkzeug entgangen.

Meiner eigenen subjektiven Einschätzung nach waren sie der Aufklärung der wichtigen Parameter für die Transmutation schon recht nahe. Bei Verwendung von dünnen Pd-Koronaentladungsröhren hätten sie innerhalb weniger Wochen zuverlässige Ergebnisse erzielen können. Ich überlasse es dem Leser: Waren sie weit entfernt? Die Geschichte gab ihnen nie eine faire Chance.

Die wichtigste Abhandlung über die Transmutation, die zu Unrecht in Vergessenheit geraten ist, stammt von J. Norman Collie (Fellow of Royal Society), H. S. Patterson und Irvine Masson. Ihre Arbeit „The Production of Neon and Helium by the Electrical Discharge“ (Die Erzeugung von Neon und Helium durch elektrische Entladung) wurde von der Royal Society veröffentlicht. Möglicherweise gab es an den Elektrodenflächen noch weitere Transmutationen, die jedoch nicht analysiert wurden. Tatsächlich war die Analyse der Transmutationen auf der Oberfläche angesichts der groben, unempfindlichen Tests der damaligen Zeit ohne Aussicht auf Erfolg.

Der ausführliche Aufsatz hätte die Möglichkeit gehabt, eine ähnliche Revolution auszulösen wie die Schriften des Ehepaars Marie und Pierre Curie über die Radioaktivität. Ich gebe dem Ausbruch des Ersten Weltkriegs die Schuld dafür, dass dieses wichtige Papier in Vergessenheit geriet. Ich möchte unsere Leser dazu ermutigen, es zu lesen.

Abbildung 1. Die hochentwickelte doppelwandige Entladungsröhre von Collie zur Untersuchung von Transmutationen. Die Doppelwand diente der Verhinderung einer Diffusion von Helium aus der Umgebungsluft in die innere Röhre. Ohne eine transiente Entladung gab es kein Helium.

Abbildung 1 zeigt eine der zahlreichen Entladungsröhren. Man beachte die doppelwandige, komplizierte Struktur, die das Einsickern von Umgebungsluft durch die Glaswand hindurch verhindern sollte. Die ringförmige Elektrode „A“ und die flache kreisförmige Elektrode „B“ sind im Inneren der inneren Röhre angeordnet. Der Nachweis der Transmutation erfolgte während einer Entladung mit Hilfe der Emissionsspektroskopie des Restgases. Die resultierende Struktur der Spektrallinien kann zusätzlich fotografisch dokumentiert werden.

Dies hat es ermöglicht, die Transmutation von Wasserstoff (Protium) in Helium und Neon auf eine Weise zu beobachten, die eine sorgfältige und zuverlässige Analyse ermöglicht. Leider sind Deuterium und Tritium mit der Emissionsspektroskopie nicht nachweisbar, so dass die Abfolge der Fusionsereignisse vom Wasserstoff bis zum Helium gewissermaßen ein Geheimnis blieb.

J. J. Thomson, der Mitentdecker des Elektrons, stieß tatsächlich rein zufällig auf Tritium – und nannte es X3 (Tritium). Er war jedoch davon überzeugt, dass es im Material der Entladungselektrode eingelagert war und schloss daher die Transmutation als mögliche Quelle von X3 grundsätzlich aus. Heute erscheint es schon seltsam, aber die Transmutation war ursprünglich eine legitime Idee des Mainstreams, an der brillante Forscher arbeiteten und deren Testergebnisse von den etablierten Zeitschriften veröffentlicht wurden. Über das Thema wurde völlig ungehindert diskutiert!

Es bestand eine echte Chance, mit dem frühen Massenspektrometer auch Deuterium zu entdecken, also auf indirektem Wege Protonen und Neutronen, doch die Politik – genauer gesagt der Erste Weltkrieg – hat diese Möglichkeit zunichte gemacht. Die meisten Untersuchungen zur Transmutation wurden mit einer weniger ausgereiften doppelwandigen Entladungsröhre durchgeführt (siehe Abbildung 2). Die Elektroden sind jeweils an Quecksilber angeschlossen, das allerdings auch als Dichtungsmittel fungiert. Die Elektroden sind ebenso wie die Entladungsröhre von gerader Form und weisen eine Engstelle auf (B).

Abbildung 2. Eine einfache doppelwandige Entladungsröhre für Transmutationsexperimente in einer Wasserstoffatmosphäre. In Abhängigkeit vom Kathodenmaterial erschienen nach einer Weile He und Ne. Um die Möglichkeit einer externen Kontamination auszuschließen, erfolgten ausgeklügelte Kontrollschritte.

Es wurden mehrere Versionen dieser Röhre gebaut, aber keine von ihnen bot die Möglichkeit für eine akustische Plasmaresonanz, so dass die Ausbeute bei den Transmutationsexperimenten ziemlich gering war. Unnötig zu erwähnen, dass keine elektrischen Transienten untersucht wurden, obwohl zu dieser Zeit bereits eine einfache Kathodenstrahlröhre (Braunsche Röhre) zur Verfügung stand.

Das meiste Neongas trat beim Einsatz von Palladiumelektroden auf, es wurden aber auch andere Metalle – wie Cu, Pb, Tl, Li, Na, K, Mg – zum Einsatz gebracht, was zu unterschiedlichen Ergebnissen führte. Manchmal zeigte sich Neon, manchmal war es überwiegend Helium, zuweilen auch beide.

Collie und seine Koautoren vermochten es nicht, die „Regeln“ zu ergründen, die sich hinter den Beobachtungen verbargen, führten jedoch eine sorgfältige Reihe von Kontrollversuchen durch, um Undichtigkeiten und externe Kontaminationen auszuschließen. Von diesem Standpunkt aus betrachtet, hält ihr Kontrollversuch einer Überprüfung jederzeit stand.

Infolgedessen kann das Auftreten von Helium und Neon auf die Fusion von Wasserstoff innerhalb der Entladungsröhre zurückgeführt werden.

Meiner Meinung nach lohnt es sich, diesen Versuch zu wiederholen, und jedes noch so bescheiden ausgestattete Labor einer Physikabteilung ist dazu in der Lage.

Die Mitkevich-Geräte

Die von Mitkevich (1904) entwickelten Geräte für eine unterbrochene Bogenentladung besitzen einen einfachen Aufbau. Die elektrischen und mechanischen Ausführungen sind in den Abbildungen 3 und 4 dargestellt, welche dem Original entnommen wurden. Die Unterbrechung der Bogenentladung erfolgte durch mechanische Einrichtungen, was zu einer raschen Erhöhung des Entladungsvolumens geführt hat.

Abbildung 3. Der elektrische Schaltplan des Mitkevich-Versuchs zur Untersuchung der Spannungsumkehr bei transienter Bogenentladung. B: 110-V-Batterie,
E: spannungskompensierende Batterie, D: Lichtbogenstrecke,
B2: Brownsche Röhre zur Messung von Spannungstransienten,
M: Drehspiegel, R: Widerstand.

Abbildung 4. Der mechanische Aufbau eines Unterbrechers für die Bogenentladung. C2: Elektroden,
L1: elektromagnetischer Schalter.

Dadurch wurde der Effekt der Spannungsumkehrung reduziert; dennoch war er deutlich spürbar und nachweisbar.

Tatsächlich handelte es sich hierbei um die erste publizierte Studie, in der die Fähigkeit des transienten Staubplasmas zur Erzeugung von elektrischer Energie festgestellt wurde. Diese Arbeit geriet jedoch sofort wieder in Vergessenheit.

3. Die verblüffenden Eigenschaften des Staubplasmas

Das Staubplasma – in bestimmten Konstellationen auch als kolloidale Suspension – zeichnet sich durch andere Eigenschaften aus als gewöhnliches homogenes Plasma und als normale Flüssigkeiten. Diese mäßig ausgeprägte Inhomogenität führt zu einigen der nützlichsten und reichhaltigsten Formen selbstorganisierter Strukturen in der Physik.

„Gewöhnliches“ Plasma, das ohne äußere Magnetfelder auskommt (Magnetohydrodynamik), ist hinlänglich bekannt. Selbst die Flammen der Verbrennung – wie in Öfen oder Dieselmotoren – sind infolge des Rußes voller Staub. Das Staubplasma ist damit so alt wie die allerersten Brände, wurde aber bis vor kurzem noch nicht eingehend erforscht. Seine Analyse gestaltet sich offenkundig schwierig.

Unter allen bekannten Zuständen des Plasmas stellen die transienten Plasmawellen des Staubplasmas die unheimlichsten Monster dar.

In Staubplasmawellen kann es zu extremen elektrischen Feldern kommen, verbunden mit einer extremen Beschleunigung von geladenen Teilchen. Selbst mit großem Aufwand lassen sich solche extremen lokalen Ungleichgewichtszustände mit anderen technischen Methoden in keiner Weise erreichen. Die „Tischgeräte“ für transientes Staubplasma stellen leistungsfähigere Beschleuniger dar, als es beispielsweise der Large Hadron Collider in Genf ist, ohne dabei homogene Strahlung abzugeben. Sie weisen wesentlich höhere lokale Momentantemperaturen auf als Anlagen zur Trägheitsfusion oder Tokamak-Anlagen.

Dennoch werden sie zu Recht der Kategorie der „niederenergetischen Geräte“ zugeordnet, da der Energieeintrag bei ihnen nur selten die kW-Grenze überschreitet.

Interessanterweise können selbstorganisierte resonante Strukturen selbst dann entstehen, wenn sich in einem oszillierenden angetriebenen Plasma unter den positiven Ionen auch negative Ionen befinden. Die Schwingungen der Ionen und Elektronen ereignen sich bei niedrigem Druck (mbar) in ganz unterschiedlichen Längen- und Frequenzskalen.

In gewöhnlichem Plasma bildet die Debye-Länge den Hauptfaktor; außerhalb dieses Plasmas existiert zwischen Ionen und Elektronen kein elektrisches Nettofeld. Jede äußere Störung wird sofort geglättet – ausgeglichen durch die sich schnell bewegenden Elektronenfelder. Und trotz intensiver Bemühungen findet sich in gewöhnlichem Plasma und ebenso in Metallgittern keinerlei elektrisches Feld von hoher Intensität, das zur Coulomb-Abschirmung dienen könnte.

Das Staubplasma – und in geringerem Maße auch kolloidale Suspensionen – leisten dies bei einem bescheidenen Aufwand an externer Energie. Jedes Plasma muss per Energiezufuhr aufrechterhalten werden (im Gegensatz zu Permanentmagneten, die ihr Feld nach der Magnetisierung aufrechterhalten).

Plasma kann auf verschiedene Weise erzeugt werden, aber zu seiner Aufrechterhaltung kommt üblicherweise chemische oder elektrische Energie zum Einsatz. Die im Plasma schwebenden Staubteilchen laden sich ganz von allein auf, da die Geschwindigkeit der Elektronen immer über der der deutlich größeren Staubkörner liegt, auch wenn letztere im Bereich von Nanometern liegt.

Handelt es sich um elektrisch leitfähige Staubpartikel, sammelt sich auf deren Oberfläche nur eine geringe Menge an Ladung an. Sind diese nichtleitend, dringen die Ladungen ein und verbleiben für eine gewisse Zeit unter der Oberfläche, was zu einigen Eigenschaften führt, die denen eines Elektrets gleichen. Die Partikelladung und ihr Vorzeichen können je nach Temperatur (thermische Emissionen), der Korngröße, der Temperatur der Elektronen und Ionen aus der Umgebung, der Art der externen Anregung, der Form der Staubpartikel sowie ihrer Verteilungsfunktion variieren – um hier nur die wichtigsten Parameter zu nennen.

Von den Kornpartikeln können aber nicht alle Elektronen akkumuliert werden, da die bereits aufgenommenen Elektronen nun die langsamen Elektronen abstoßen und somit nur noch Elektronen von hoher Geschwindigkeit durchkommen. Zudem werden von dem enorm anwachsenden Feld aufgeladener Kornpartikel positive Ionen angezogen.

Die einfallenden positiven Ionen werden neutralisiert und verlassen dadurch das Staubteilchen oder bleiben einfach an dessen Oberfläche haften. Dies ist die Situation, wie sie sich für einen stationären Zustand darstellt, welchen es praktisch aber gar nicht gibt.

Bei der Erzeugung von Druckwellen – üblicherweise durch externen Schalldruck oder durch die Anregung mittels Wechselstrom – werden die elektrischen Felder weiter verstärkt, so wie dies in Abbildung 5 dargestellt wird.

Abbildung 5. Die Verteilung von Ionen und Elektronen in einem Staubplasma, verursacht durch eine externe akustische Anregung. Man beachte die auftretenden Spitzendrücke, unter denen sich aufgeladene Staubpartikel anhäufen und auf diese Weise ein starkes internes elektrisches Feld schaffen.

Fehlen die Druckwellen, besteht immer noch ein elektrisches Feld um die aufgeladenen Staubpartikel herum, wudurch ein LENR ermöglicht wird, das sich durch eine niedrige Rate auszeichnet.

Die Abbildung 5 zeigt schematisch die Verteilung und den Aufbau eines starken internen elektrischen Feldes als Folge einer stehenden akustischen Welle. Es wird hier nur eine halbe Periode dargestellt. Dort, wo jetzt die negativen Staubpartikel in der Mehrheit sind, herrscht in der anderen Halbperiode eine höhere Dichte an positiven Ionen.

Im Folgenden konzentrieren wir uns ausschließlich auf die wirtschaftlich relevanten Fälle, also auf die Fälle mit der höchsten Kernreaktionsrate. Es kommt da zu einigen Fusionsreaktionen bei leichten Kernen in der positiven Säule von Staubplasma mit Gleichstromentladung, deren Ausbeute jedoch nur gering ist.

Höhere Fusionsraten und Kerne mit einer höheren Masse können im Staubplasma von Bogenentladungen auftreten. Bogenentladungen stellen einen natürlichen Ort für oszillierendes Staubplasma dar, und bereits 1907 wurde rein zufällig entdeckt, dass dort Transmutationen erfolgen.

Das Lichtbogenplasma (auch wenn es durch eine Gleichstromversorgung erzeugt wird) ist grundsätzlich instabil. Die Elektronenemission, die zur Aufrechterhaltung eines Plasmas erforderlich ist, wird durch die thermionische Emission der Kathode bereitgestellt, ist jedoch nicht stabil und schwankt über die Zeit. Die atmosphärische Staubbogenentladung zeichnet sich durch ein charakteristisches 1/f-Rauschen aus, was bedeutet, dass die Amplitude umso kleiner ausfällt, je höher die Frequenz einer Komponente liegt.

Es lohnt sich, nach einer Fusion mit einer unbeschränkten atmosphärischen (Freiluft-)Bogenentladung zu suchen – wie etwa der von George Oshawa entwickelten Kohlenstoff-Luft-Reaktionskette.

Eine beschränkte Bogenentladung ist jedoch zu bevorzugen, da die Entladungsröhre in ihrer Eigenschaft als akustischer Hohlraum einige der Frequenzen aus dem zischenden 1/f-Rauschen verstärkt.

Genau hierin liegt auch die Ursache dafür, dass die ersten Forscher in den zylindrischen Entladungsröhren auf Transmutationen gestoßen sind. Sie konnten nicht erkennen, dass bei einer Gasentladung durch die Erosion der Elektroden zwangsläufig Staub freigesetzt wird und dass die gläserne Entladungsröhre zugleich als akustischer Resonator wirken kann.

Die Fusionsrate kann noch dadurch weiter erhöht werden, dass in den Raum der Bogenentladung Feinstaub eingebracht wird, so wie es von E. Esko und A. Jack in den Versuchen zum Quantenkaninchen praktiziert wurde.

Aus wissenschaftlicher Sicht eignet sich dieser Versuchsaufbau zum Studium der Transmutation weit besser als die Elektrolyse mit Palladiumkathoden, ist aber immer noch weit davon entfernt, wirtschaftlich sinnvoll eingesetzt werden zu können. Jeder Teil des Prozesses muss so wirtschaftlich wie nur möglich gestaltet sein, und in dieser Hinsicht erweist sich eine Bogenentladung schlicht als ungeeignet.

Ein durch Mikrowellen oder induktiv oder kapazitiv angetriebenes Plasma ist da erheblich wirtschaftlicher. Einzig die resonanten Stromversorgungen arbeiten im Hinblick auf die Erzeugung von Plasma kosteneffizient.

Eine oszillierende Hochspannungs-Koronaentladung könnte ein geeigneter Bereich für die wirtschaftliche Plasmaerzeugung sein, sofern ihre Kopplung an einen akustischen Resonanzhohlraum erfolgt.

Die von Correa und Chernetzky publizierten Entladungsröhren sind in akustischer Hinsicht nicht resonant, so dass mit ihnen keine hohen Fusionsraten erzielt werden können.

Schockwellen im Plasma sind hervorragend dazu geeignet, schon mit einem einzelnen Stoß die Umgebung für ein hochdichtes Staubplasma zu schaffen, so wie dies beim Experiment von Wendt und Irion der Fall war.

Die eingeengte Glimmentladung (eine Glimmentladung mittels eines offenporigen Mediums) stellt ebenfalls eine lokal aperiodisch oszillierende Entladung dar, für die zuverlässige Bedingungen wahrscheinlich nur schwer aufrechtzuerhalten sind, und darüber hinaus ist bei einem Schüttvolumen die Aufrechterhaltung von Resonanz nicht zu gewährleisten.

An dieser Stelle muss noch einmal darauf hingewiesen werden, dass die Spitzenenergie der Elektronen in einem dynamischen (insbesondere einem resonanten) akustischen Zustand infolge der vorübergehenden Ladungstrennung einen erhöhten Wert aufweist, so wie dies in Abbildung 5 dargestellt ist. Die Staubakustikwellen (DAW - Dust Acoustic Waves) sorgen für die erforderliche hohe elektrische Feldstärke. Das Potential (und die Gesamtladung) der Staubpartikel erreichen ihren möglichen Höchstwert. Folglich rasen positive Ionen auf die Staubpartikel zu, und das vorhandene starke negative Feld führt zu einer Coulomb-Abschirmung.

Dieser Mechanismus ist wirtschaftlicher und leistungsfähiger als andere Verfahren – wie etwa ein metallisches Kristallgitter. Zurückzuführen ist dies auf den Aufbau des elektrischen Feldes auf den Partikeloberflächen.

Selbst bei elektrochemischen LENR-Prozessen verbessert eine erhöhte lokale Aufladung durch Laser- oder Schallanregung die Effizienz der Fusion.

Die physikalischen Eigenschaften des oszillierenden Staubplasmas

Ich hoffe, dass sich dem Leser nunmehr die grundlegende Bedeutung der lokalen Ladungsakkumulation erschlossen hat. In gewisser Weise gleicht diese dem Aufbau von Magnetfeldern in flexiblem ferromagnetischen Material infolge eines schwachen externen Feldes.

Die durch dissipierende nichtlineare Phänomene hervorgerufene Selbstorganisation ist in der Biologie bestens bekannt. Das Staubplasma verfügt über die gleichen grundlegenden Merkmale. Die üblichen Merkmale solcher Phänomene bestehen in der Komplexität dieser Selbstorganisation, von ihren chaotischen Übergängen bis hin zu den geordneten.

In einer solch kurzen Einführung muss ich den Leser davor warnen, seine Erwartungen zu reduzieren, und dies aus folgenden Gründen:

• Die Forscher des Mainstream, die sich mit dem Staubplasma befassen, haben LENR nie als ein mögliches Forschungsgebiet in Betracht gezogen, weil sich die Machbarkeit einer solchen Forschung schlichtweg bis dato noch nicht abgezeichnet hat.
• Die elektrostatischen Wellen machen nur einen kleinen Teilbereich innerhalb der Studien zum Staubplasma aus. Der interessierte Leser wird zunächst auf die Versuche zum Quasigleichgewicht stoßen, denn an dieser Stelle endet die Vorhersagbarkeit. Elektrostatische Wellen sind zwar grundsätzlich beschrieben, doch keine experimentelle Untersuchung hat je die nötige Perfektion erreicht, die hierfür erforderlich wäre.
• Die Experimente zum Staubplasma nutzen üblicherweise einen Parameterbereich, der mit den Anforderungen der Astronomen übereinstimmt, denn ein Teil der Materie in unserem Universum besteht aus einem kaum wahrnehmbaren Staub.
• In der Korona unserer Sonne (wie auch in der anderer Sterne) ereignen sich enorme Schockwellen und Eruptionen. Infolge der Schwerkraft der Sterne ist der einfallende Staub wahrscheinlich an LENR-Reaktionen beteiligt, die in der Sonnenkorona ablaufen. Es handelt sich um eine wohlbekannte und zugleich zutiefst beunruhigende Anomalie, dass die durchschnittliche Temperatur der Sonnenkorona sich in der Größenordnung von Millionen Grad Celsius bewegt, während an der Sonnenoberfläche gerade einmal 7000 Grad Celsius herrschen. Mithin sollte die Sonnenkorona kälter und nicht viel heißer als die Sonnenoberfläche sein. Obwohl dieser extreme Widerspruch schon seit Jahrzehnten bekannt ist, hatte bisher kein Astronom des Mainstreams den Mut, den Vorschlag zu unterbreiten, im Staubplasma den Schauplatz für die Freisetzung von Fusionswärme zu suchen. Auf lange Sicht kann es sich bei der verfügbaren Staubmenge durchaus um eine weitere Variable handeln, von der unser Wetter beeinflusst wird.
• Die Zustandsgleichungen der verschiedenen Staubteilchen sind unbekannt. Wir kennen nicht die Diffusionsrate von Elektronen nach ihrem Einschlag, bei dem sie tief unter die Oberfläche eines elektrisch nichtleitenden Korns eingeschossen werden. Außerdem liegen keine Testergebnisse zu Temperatureffekten vor, denn auch diese haben einen Einfluss auf die Diffusionsrate der Elektronen. Wir verfügen zwar über die allgemeinen Gleichungen für Elektronen, Ionen und die Staubwolke, aber ihre Verknüpfung mit den Materialgleichungen ist noch nicht abgeschlossen. Untersuchungen „vor Ort“ sind selbst in ferner Zukunft vollkommen aussichtslos.
• Der Parameterbereich, der für uns von Interesse ist, umfasst Drücke und Temperaturen, deren Werte um mehrere Größenordnungen über den unsrigen liegen. Soweit dazu bisher Studien durchgeführt wurden, zielten sie auf Parameter extremer Kälte und niedrigen Drucks im Weltraum ab.
• Nicht zuletzt stellen die numerischen Berechnungen bestenfalls Schätzungen dar. Die Untersuchung des Staubplasmas ist von großer Bedeutung, da sie es uns erlaubt, die seltsamen Eigenschaften der Staubpartikel in qualitativer Hinsicht zu verstehen. Daher handelt es sich um ein wichtiges Werkzeug für das Verständnis historischer LENR-Effekte. Numerische Berechnungen sind nicht zu erwarten, da sich die experimentellen Parameter nicht auf einen solch hohen Druck verlagern lassen, der zufriedenstellende Ergebnisse liefern könnte.

Ich möchte diejenigen Leser, die sich durch wissenschaftliche Neugier und zumindest bescheidene mathematische Fähigkeiten auszeichnen, dazu ermutigen, sich in die komplizierten Details des Aufsatzes von Shukla und Eliasson und des Buches von Fortov und Morfill zu vertiefen.

Von Bedeutung sind für uns die Staubkornaufladung und die vielfach erwähnten akustisch-elektrostatischen Wellen, aber auch die thermophoretischen Kräfte, die Kräfte des Strahlungsdrucks, des Ionenstromwiderstands und die Absorptionskräfte.

Was die Wellen anbelangt, so sind auch die akustischen Staubionenwellen in unserem stark gekoppelten Plasma von Interesse, ebenso wie akustische Staubschockwellen (siehe den Explosionsdraht von Wendt und Irion) oder auch einfache Staubgitterwellen.

Staubkristalle sind interessant und faszinierend, treten aber im Spektrum unserer Parameter nicht auf.

Deshalb werde ich darauf verzichten, das System von partiellen Differentialgleichungen zu kopieren, da sie unlösbar sind.