Graphen und die Wechselwirkung mit Neutrinos und unsichtbarer Strahlung
Die Erforschung der Neutrinoteilchen und ihrer möglichen Wechselwirkungen mit der Materie hat sich in den letzten Jahren intensiviert. Dies ist eine unmittelbare Folge der Verleihung des Nobelpreises für Physik 2015 an Takaaki Kajita und Arthur B. McDonald, die Leiter der beiden experimentellen Gruppen Super-Kamiokande und SNO. Beide untersuchten die Eigenschaften von Neutrinos.
Die Arbeit dieser Wissenschaftler hat schlüssig bewiesen, dass die drei heute bekannten Sorten von Neutrinos oszillieren und sich spontan ineinander umwandeln können. Ein Neutrino einer bestimmten Art kann in einer Reaktion mit einem Elementarteilchen erzeugt werden und Neutrinos einer bestimmten Masse können sich im Raum ausbreiten. Der Nachweis der Existenz von Masse – und damit von Energie – ist das Hauptargument für die theoretische Möglichkeit, kinetische Energie von Neutrinos in elektrischen Strom umzuwandeln. Dies erklärt die experimentellen Arbeiten der Neutrino Energy Group zur Entwicklung eines Nanomaterials, welches die Energie der uns umgebenden Strahlungsfelder in elektrischen Strom umwandeln kann.
Die „Neutrinovoltaik“ genannte Technologie ist der Photovoltaik verblüffend ähnlich. Doch sie weist deren kritische Schwächen nicht auf. Die Neutrinovoltaik wurde von einem internationalen Wissenschaftlerteam unter der Leitung von Holger Thorsten Schubart entwickelt. Da man jahrelang glaubte, dass Neutrinos nicht mit Materie wechselwirken, war es selbst für Wissenschaftler, die sich auf diesen Forschungsbereich spezialisiert haben, schwierig, eine eindeutige Antwort auf die Anwendbarkeit der neuen Erkenntnisse zu geben. Mangelnde Einigkeit in der wissenschaftlichen Gemeinschaft über die Rolle der Neutrinos und das Fehlen von Beweisen für die Wechselwirkung von Neutrinos mit Stoffen machten es den Entwicklern der Neutrinovoltaik-Technologie schwer, die vorgeschlagene Methode zur Gewinnung von Elektrizität aus Umgebungsfeldern mit unsichtbarem Spektrum mit Argumenten zu verteidigen.
Wie sich die Situation in den letzten acht Jahren seit der Verleihung des Nobelpreises für Physik verändert hat, darüber berichtete der Projektleiter, Präsident der Neutrino® Energy Group Holger Thorsten Schubart unter anderem auf dem Kongress für epochale Energietechologien in Fellbach 2023, wo dieses Bild im Rahmen eines Interviews entstand. Interview zur Neutrino Technologie
Wie bringt das derzeit über Neutrinos vorhandene Wissen die Neutrinotechnologie voran?
Schubart. Als wir 2014 auf verschiedenen Konferenzen begannen, über die Neutrinovoltaik-Technologie zu sprechen, akzeptierten die wissenschaftliche Welt und die Unternehmensstrukturen unser Konzept leider nicht, eine grundlegend neue Stromtechnologie zu schaffen, die den intensiven Neutrinostrom in den Dienst der Menschen stellen würde. Auf jede unserer Präsentationen folgten Angriffe und Argumente, dass Neutrinoteilchen keine Masse besitzen und nicht mit Substanz wechselwirken. Ebenso erhielten wir Drohungen und Vorwürfe. Wir mussten uns solche Kommentare sogar von sehr angesehenen Wissenschaftlern anhören. Leider wurden damals die von uns vorgelegten experimentellen Daten über die Leistungsfähigkeit der Technologie nicht akzeptiert.
Jetzt können wir erstaunliche Ergebnisse der Arbeit Ihres Unternehmens sehen. Wir lesen von Verträgen für den Bau von Anlagen in einer Reihe von Ländern, darunter Russland und von der Inbetriebnahme der ersten Stromerzeugungsanlage in der Schweiz Ende 2023 / Anfang 2024. Es ist unwahrscheinlich, dass dies geschehen wäre, wenn die wissenschaftliche Gemeinschaft weiterhin die Funktionsfähigkeit der Neutrinovoltaik-Technologie bestritten hätte?
Schubart. Da haben Sie Recht. Die wissenschaftliche Gemeinschaft akzeptiert langsam unser Argument, dass die Strahlungsfelder um uns herum eine Quelle für unbegrenzte Elektrizität sein können. Aber jedes Versuchsergebnis muss wissenschaftlich begründet werden. Ohne die Erstellung eines theoretischen Modells ist die Bereitstellung experimenteller Daten allein für eine breite Akzeptanz völlig unzureichend. Und es sind die experimentellen Ergebnisse und die theoretischen Begründungen, die ein ganzheitliches und klares Bild für die Öffentlichkeit zu schaffen. Die Informationen über den Physiknobelpreis 2015 für den Nachweis, dass Neutrinos Masse haben, halfen uns natürlich sehr. Jedes Schulkind wird Ihnen sagen, dass nach den Gesetzen der Physik, wenn es eine Masse gibt, es auch Energie gibt. Angesichts der Tatsache, dass der Fluss kosmischer Neutrinos pro Sekunde und Quadratzentimeter Erdoberfläche 60 Milliarden Teilchen beträgt, ist die gesamte Luft buchstäblich mit Energie „gefüllt“. Durch die Verleihung des Nobelpreises hat sich die Zahl unserer Gegner mindestens um die Hälfte verringert. Ich möchte jedoch betonen, dass es ein großer Fehler wäre zu behaupten, mehrschichtiges Nanomaterial, das wir aus abwechselnden Schichten von Graphen und dotiertem Silizium hergestellt haben, nur die kinetische Energie von Neutrinoteilchen mit Masse in Strom umwandelt.
Schubart. Der Mechanismus der Umwandlung besteht in der Erzeugung von Schwingungen in den Atomen von Graphen, welches ein hexagonales Kristallgitter bildet. In Graphen entsteht eine Welle – wie Wellen auf der Meeresoberfläche – aus einer Kombination kleiner spontaner Bewegungen. Dies führt zu größeren spontanen Bewegungen. Die Verschiebung von Atomen, addiert mit der thermischen Verschiebung anderer Atome, erzeugt Oberflächenwellen mit horizontaler Polarisation. In der Akustik wird dieser Effekt als “Lyav-Wellen” bezeichnet. Aufgrund der Besonderheiten des Kristallgitters von Graphen schwingen seine Atome wie im Tandem. Das unterscheidet deren Bewegungen von spontanen Bewegungen von Molekülen in Flüssigkeiten. Daher ist die thermische Brownsche Bewegung der Graphen-Atome für den Mechanismus der Energieumwandlung von entscheidender Bedeutung. Die Schwingungen der äußeren Atomschichten auf der Oberfläche von Nanopartikeln mit einer Dicke von weniger als 10-20 Nanometern sind groß und spielen eine wichtige Rolle für das “Verhalten” dieses Materials. Graphen muss hierbei mit einer Dicke von einem Atom gleichmäßig aufgetragen werden, sonst sinkt der Wirkungsgrad der Energieumwandlung von Strahlungsfeldern in elektrischen Strom stark ab. Wir müssen also an der Entwicklung spezieller Geräte für die Aufbringung von Graphen und Silizium auf Metallfolien mit einer Größe von 200 x 300 mm und mehr arbeiten. Ohne diese Anlagen können wir nicht von einer Beherrschung des Prozesses in einer Produktionsanlagen sprechen. Die Technologie zur Abscheidung von Graphen und Silizium im Labor ist teuer und nicht für die industrielle Produktion geeignet.
Schubart. Graphen ist eine einatomige Schicht aus Graphit. Graphit selbst ist eine der allotropen Modifikationen von Kohlenstoff mit der Ordnungszahl 6. Die Atomare Masse von Kohlenstoff liegt bei 12.011. Das bedeutet, es ist eines der leichtesten chemischen Elemente. Somit prallt der Kern des Graphen-Atoms am stärksten ab, wenn er von Teilchen der ihn umgebenden Strahlungsfelder getroffen wird, die eine Masse haben. Ein solcher Mechanismus wird in den von der COHERENT Collaboration am Oak Ridge National Laboratory (USA) veröffentlichten Arbeiten beschrieben. Wir verwenden praktisch verunreinigungsfreies Graphen und wechseln seine Schichten mit Schichten aus dotiertem Silizium ab. So verzerren Elektronenwolken aus Graphen ihre Bewegung in eine Richtung und erzeugen elektrischen Strom. Der Gesamteffekt entspricht dem, was Physiker als “schräge Streuung” bezeichnen, bei der die Elektronenwolken ihre Bewegung in dieselbe Richtung ablenken. Bislang sind keine anderen Materialien oder chemischen Elemente bekannt, die ähnliche Eigenschaften aufweisen. Es gibt für uns also noch keine Alternative zu Graphen.
Interview zur Neutrino Technologie
Wie bringt das derzeit über Neutrinos vorhandene Wissen die Neutrinotechnologie voran?
Schubart. Als wir 2014 auf verschiedenen Konferenzen begannen, über die Neutrinovoltaik-Technologie zu sprechen, akzeptierten die wissenschaftliche Welt und die Unternehmensstrukturen unser Konzept leider nicht, eine grundlegend neue Stromtechnologie zu schaffen, die den intensiven Neutrinostrom in den Dienst der Menschen stellen würde. Auf jede unserer Präsentationen folgten Angriffe und Argumente, dass Neutrinoteilchen keine Masse besitzen und nicht mit Substanz wechselwirken. Ebenso erhielten wir Drohungen und Vorwürfe. Wir mussten uns solche Kommentare sogar von sehr angesehenen Wissenschaftlern anhören. Leider wurden damals die von uns vorgelegten experimentellen Daten über die Leistungsfähigkeit der Technologie nicht akzeptiert.
Jetzt können wir erstaunliche Ergebnisse der Arbeit Ihres Unternehmens sehen. Wir lesen von Verträgen für den Bau von Anlagen in einer Reihe von Ländern, darunter Russland und von der Inbetriebnahme der ersten Stromerzeugungsanlage in der Schweiz Ende 2023 / Anfang 2024. Es ist unwahrscheinlich, dass dies geschehen wäre, wenn die wissenschaftliche Gemeinschaft weiterhin die Funktionsfähigkeit der Neutrinovoltaik-Technologie bestritten hätte?
Schubart. Da haben Sie Recht. Die wissenschaftliche Gemeinschaft akzeptiert langsam unser Argument, dass die Strahlungsfelder um uns herum eine Quelle für unbegrenzte Elektrizität sein können. Aber jedes Versuchsergebnis muss wissenschaftlich begründet werden. Ohne die Erstellung eines theoretischen Modells ist die Bereitstellung experimenteller Daten allein für eine breite Akzeptanz völlig unzureichend. Und es sind die experimentellen Ergebnisse und die theoretischen Begründungen, die ein ganzheitliches und klares Bild für die Öffentlichkeit zu schaffen. Die Informationen über den Physiknobelpreis 2015 für den Nachweis, dass Neutrinos Masse haben, halfen uns natürlich sehr. Jedes Schulkind wird Ihnen sagen, dass nach den Gesetzen der Physik, wenn es eine Masse gibt, es auch Energie gibt. Angesichts der Tatsache, dass der Fluss kosmischer Neutrinos pro Sekunde und Quadratzentimeter Erdoberfläche 60 Milliarden Teilchen beträgt, ist die gesamte Luft buchstäblich mit Energie „gefüllt“. Durch die Verleihung des Nobelpreises hat sich die Zahl unserer Gegner mindestens um die Hälfte verringert. Ich möchte jedoch betonen, dass es ein großer Fehler wäre zu behaupten, mehrschichtiges Nanomaterial, das wir aus abwechselnden Schichten von Graphen und dotiertem Silizium hergestellt haben, nur die kinetische Energie von Neutrinoteilchen mit Masse in Strom umwandelt.
Schubart. Der Mechanismus der Umwandlung besteht in der Erzeugung von Schwingungen in den Atomen von Graphen, welches ein hexagonales Kristallgitter bildet. In Graphen entsteht eine Welle – wie Wellen auf der Meeresoberfläche – aus einer Kombination kleiner spontaner Bewegungen. Dies führt zu größeren spontanen Bewegungen. Die Verschiebung von Atomen, addiert mit der thermischen Verschiebung anderer Atome, erzeugt Oberflächenwellen mit horizontaler Polarisation. In der Akustik wird dieser Effekt als “Lyav-Wellen” bezeichnet. Aufgrund der Besonderheiten des Kristallgitters von Graphen schwingen seine Atome wie im Tandem. Das unterscheidet deren Bewegungen von spontanen Bewegungen von Molekülen in Flüssigkeiten. Daher ist die thermische Brownsche Bewegung der Graphen-Atome für den Mechanismus der Energieumwandlung von entscheidender Bedeutung. Die Schwingungen der äußeren Atomschichten auf der Oberfläche von Nanopartikeln mit einer Dicke von weniger als 10-20 Nanometern sind groß und spielen eine wichtige Rolle für das “Verhalten” dieses Materials. Graphen muss hierbei mit einer Dicke von einem Atom gleichmäßig aufgetragen werden, sonst sinkt der Wirkungsgrad der Energieumwandlung von Strahlungsfeldern in elektrischen Strom stark ab. Wir müssen also an der Entwicklung spezieller Geräte für die Aufbringung von Graphen und Silizium auf Metallfolien mit einer Größe von 200 x 300 mm und mehr arbeiten. Ohne diese Anlagen können wir nicht von einer Beherrschung des Prozesses in einer Produktionsanlagen sprechen. Die Technologie zur Abscheidung von Graphen und Silizium im Labor ist teuer und nicht für die industrielle Produktion geeignet.
Schubart. Graphen ist eine einatomige Schicht aus Graphit. Graphit selbst ist eine der allotropen Modifikationen von Kohlenstoff mit der Ordnungszahl 6. Die Atomare Masse von Kohlenstoff liegt bei 12.011. Das bedeutet, es ist eines der leichtesten chemischen Elemente. Somit prallt der Kern des Graphen-Atoms am stärksten ab, wenn er von Teilchen der ihn umgebenden Strahlungsfelder getroffen wird, die eine Masse haben. Ein solcher Mechanismus wird in den von der COHERENT Collaboration am Oak Ridge National Laboratory (USA) veröffentlichten Arbeiten beschrieben. Wir verwenden praktisch verunreinigungsfreies Graphen und wechseln seine Schichten mit Schichten aus dotiertem Silizium ab. So verzerren Elektronenwolken aus Graphen ihre Bewegung in eine Richtung und erzeugen elektrischen Strom. Der Gesamteffekt entspricht dem, was Physiker als “schräge Streuung” bezeichnen, bei der die Elektronenwolken ihre Bewegung in dieselbe Richtung ablenken. Bislang sind keine anderen Materialien oder chemischen Elemente bekannt, die ähnliche Eigenschaften aufweisen. Es gibt für uns also noch keine Alternative zu Graphen.
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