ФОНОННОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ
И ТЕХНОЛОГИИ БУДУЩЕГО
В. М. Демин
Понятие термина "фонон" (от греческого слова "фоне" - звук, голос) было введено в физику твердого тела в 1930 году советским учёным И.Е. Таммом. Современной квантовой физикой фонон определяется как квазичастица, квант
энергии, возникающий при когерентном колебательном движении атомов в кристаллической решётке твёрдого тела относительно их состояния покоя. Согласно теории, объёмные синхронные колебания атомов, возникающие при поступлении потока электрической энергии заданной частоты в металлический проводник, формируют в его кристаллической решётке поток фононов.
1. Примеров промышленного применения фононного излучения в настлящее время не выявлено, что объясняется отсутствием устройств, позволяющих получать стабильный и мощный поток фононов. В последнее десятилетие в мировой науке отмечена активизация исследовательской деятельности, направленной на разработку методов и конструктивных решений получения эффективного потока фононного излучения. При этом в качестве одого из целевых направлений этих работ определяют создание звукового лазера, которому дали название " сазер". Из открытых источников известно о проведении таких работ:
- объединенной группой ученых из Университета Сан-Паулу (Бразилия) и Университета Райса в Хьюстоне (США)
- в Нотингенском университете (Великобритания) группой исследователей под руководством профессора Т. Манна;
- в лаборатории К. Галланда института физики EPFL (Швейцария);
- в Японии, в Лаборатории Базовых исследоований компании NTT;
- в России, в Московском институте спектроскопии;
- в Чикагском университете США, профессором Эндрю Н. Клелендом
- в Канаде, исследовательской группой под руководставом М. Хильке Университета Макгилла.
Заявленные устройства
ещё достаточно сложны и конструктивно и в настройке для практического использования. При этом полученный поток фононов в основном имел форму отдельных импульсов и был малопригоден для промышленного применения.
В России в 2020 году было разработано устройство под названием "двойной соленоид" (ДС), которое по конструктивному содержанию являлось преобразователем любых мод частотных сигналов с звукового генератора в непрерывный поток фононного излучения (ФИ) заданных частот. При моделировании конструкции этих устройств разработчик исходил из нестандартных представлений о механизме возникновения фононов в резонаторе ДС.
Раздел " Термодинамика" физики твердого тела вполне логично объясняет возможность образования фононов как квазичастиц при последовательном смещении слоев кристаллической решетки в твердых телах относиьельно друг друга.
По теоретическим представлениям разработчика наличие частотного сигнала от генератора является обязательным, но при этом недостаточным условием образования фононов. Пропуская поток сетевой электроэнергии, имеющий частоту 50 Гц, через металлическую спираль электроплиты, мы действительно возбуждаем колебания атомов в кристаллической решётке металла нагревательной спирали. При зтом можно наблюдать исходящие потоки теплового и светового излучения. Пропуская аналогичный поток электроэнергии через катушку с железным сердечником мы сможем фиксировать появление электромагнитного поля.
Но не фононного излучения. Проявление тепловой, световой и магнитной энергии действительно обусловлено межатомными сдвигами и колебаниями в структуре металла и увеличением межатомных расстояний в его кристаллтческой решётке. Но излучения потока фононов с частотой 50 Гц при этом не наблюдается.
Обязательным условием для получения потока фононов в кристаллической решетке металлического резонатора, согласно версии разработчика, необходимо еще одно обязательное условие: формирование вокруг резонатора импульсного динамического магнитного поля. Наличие такого поля производит вибрационно-вращательное смещение каждого последующего слоя кристаллической решетки относительно продольной оси резонатора. Результатом последовательных смещений такого вида становится образование на поверхности резонатора непрерывного ( не импульсного ! ) спирального потока фононов. Это условие и было реализовано в конструкции ДС в виде цепочки преобразований: частотный сигнал НЧ/ВЧ генератора - динамическое магнитное поле - замкнутый контур фононных волн резонатора - энерговихревые узлы излучения виральных фононов. По версии разработчика, только
совокупное действие когерентных внутриатомных осциляторов в кристаллической решетке резонатора формирует на его поверхности спирально-поступательное движение потока фононов. Доходя до одного из разомкнутых концов резонатора поток фононов совершает обратное волновое движение по центру резонатора, формируя продольные волны потока фононов. Достигнув второго конца разомкнутого резонатора поток фононов соединяется с внешним потоком, образуя замкнутый, циркулирующий в резонаторе, энергетический поток фононов.
Таким образом и внешний и внутренний потоки фононов в резонаторе имеют волновой характер движения. Взаимодействие внутреннего и внешнего потоков фононов в резонаторе приводит к формированию в плоской катушке излучателя поперечных волн.
Завершающим этапом получения эффективного и непрерывного потока ФИ является конструктивное формировние на основе резонатора ДС катушки, играющей роль излучателя потока ФИ. Так для излучателя потока ФИ на базе поперечных волн фононного потока резонатор ДС был свернут в плоскую катушку, в секторах которой и образуются энергетические узлы потока ФИ заданной частоты, в форме вихрей.
Таким образом "Поток фононов в резонаторе" и "Поток фононного излучения" являются взаимно связанными понятиями, но абсолютно разными по существу.
"Поток фононов в резонаторе" это волновой процес образования и движения квазичастиц энергии - фононов. "Поток ФИ" это энергетический поток, обеспечивающий перенос энергии вибрации от излучателя к объекту облучения.
Схема получения ФИ
включает в себя:
- генератор частот
- двойной соленоид
- излучатель в форме
плоской катушки.
В ходе исследований разработчиком было отмечено, что поток ФИ не является электромагнитным полем или аккустическим излучением и не имеет ничего
общего с "торсионными полями" и "эфиром".
Было установллено, чьо ФИ распространяется строго перпендикулярно плоскости излучателя через пространство в виде узконаправленного импульсно-вихревого потока, который не нуждается в промежуточной среде (как звуковая энергия) и может распространяться и в вакууме. Поток ФИ представляет собой непрерывный ряд вихрей, в котором каждый последующий вихрь ФИ следует за предидущим вихрем. По этой причине поток ФИ представляет собой узкий (порядка 20°) луч, имеющий периодические сужения и расширения (форма гофры при боковой проекции).
Дальность распространения или глубина проникновения ФИ в облучаемый материал определяются: - мощностью исходного частотного сигнала генератора и конструкционными материалами ДС, обеспечивающими работу при данной мощности;
- видом базовых волн потока фононов в оезонаторе (поперечные или продольные) ;
- возможностью фокусировки луча потока ФИ.
Ункальным свойством ФИ является способность переноса энергии в форме вибрации с заданными на генераторе параметрами (частота, мощность). Кроме того ФИ обладает способностью проникать через ряд материалов. Наблюдалось прохождение ФИ без потерь сквозь бумагу, ткань, кожу, пластик, дерево, керамику и воду. Металлы и металлическая фольга, установленные на пути излучения, рассеивают поток ФИ с преобразованием энергии в вибрацию атомов кристаллической решётки облученного металла и наведением в нем энергопотенциала соответствующей частоты.
Разработчиком отмечено, что дальность распространения ФИ, полученного на базе продольных волн резонатора оказалась на порядок больше, чем на базе поперечных волн резонатора, при равных параметрах исходного сигнала генератора. Но при этом конструкция устройства получения ФИ дополняется новыми элементами.
При формировании ФИ на основе поперечных волн излучателя разработчиком была достигнута на рабочей модели дальность распространения излучени в 25 см, что обеспечивает возможность применения в физиотерапевтических медицинских процедурах. Использование излучателя на базе продольных волн для получения ФИ позволяет увеличить дальность распространения излучения на порядок, что открывает путь к применению ФИ в промышленных целях.
Где может найти применение непрерывный и регулируемый по мощности поток ФИ ?
Прежде всего в медицине. В ходе ситуационного опробования разработчиком ФИ для физиотерапевтического применения было отмечено что излучение оказывает на мышечную ткань объёмный вибрационный эффект и интенсифицирует в ней обменные процессы. Наблюдались обезболивающий, противоотечный и противовоспалительный эффекты при применении низкочастотного ФИ.
- Российскими исследователями С. Н. Семеновым и А.В. Косаревым в разное время высказана идея о фононной природе нервного импульса в ЦНС человека, что открывает путь к применению ФИ в лечении неврологических заболеваний.
- Развитие идей американского врача-микробиолога Раймонда Р. Райфа на базе устройств получения ФИ может оказаться эффективным при лечении онкологических заболеваний.
- Отмечена возможность использования ФИ, аналогично электрофорезу, для безинъекционного ввода через кожу жидких лекарственных средств при поражениях суставов.
- Применение ФИ, как дополнительной физиотерапии, при лечении разрывов, резанных и открытых ран позволяет снизить процесс рубцевания тканей.
- При подборе эффективных частот воздействия ФИ представляется возможным безоперационное размывание камней в почках.
- Переспективным направлением использования ФИ в медицине может стать использование излучениия для подавления и уничтожения различных патогенов в организме.
Безусловно применение устройств получения ФИ в медицинской практике потребует проведения соответствующих исследований в специализированных организациях и лабораториях и прохождения утвержденного порядка допуска к применению, поскольку имеет определённые ограничения по частотам, мощности и времени воздействия на организм.
Наряду с медициной
ФИ может представлять интерес для исследований и применения в различных отраслях промышленного производства, связи, микроэлектронике, геодезии.
- Применение ФИ уровня Т-частот позволит осуществлять сканирование и получение изображений нанообъектов.
- Интересной представляется информация разработчика о возможности повышения заряда пальчикового аккумулятора после облучения его ФИ. Это указывает на возможность создания устройств для бесконтактной зарядки аккумуляторов на базе ФИ.
Заключение:
Обновленная точка зрения на механизм образования фононов в твердом теле позволила разработать простое и компактное устройство для получения непрерывного и эффективного потока фононного излучения.
Опыты с ФИ, выполненные на рабочих моделях, подтвердили особые свойства излучения и характер его воздействия на облучаемый объект.
Ситуационное применение устройства для получения ФИ в качестве физиотерапевтического прибора подтвердило противовоспалительный эффект от применения излучения.
Развитие исследований ФИ на базе данной разработки применительно к конкретным задачам в медицине, науке и различных отраслях промышленности дает возможность получения прорывных технологий нового типа.
