الوسم: مجموعة نيوترينو للطاقة

أصبحت طاقة النيوترينو، التي كان يُنظر إليها سابقًا على أنها استحالة تكنولوجية وفيزيائية، ضجة كبيرة في جميع أنحاء العالم، وذلك بفضل مجموعة نيوترينو للطاقة.

بدأ الإنذار في خريف عام 2015، عندما حصل اثنان من أعضاء فريق نيوترينو العالمي على جائزة نوبل في الفيزياء. النيوترينو، الجسيمات الكونية الميكروسكوبية التي تتغلغل عمليا في كل شيء في الكون والتي كان يُفترض منذ فترة طويلة أنها عديمة الكتلة، أثبتت أخيرًا أنها تمتلك كتلة من خلال الجهود المستقلة لعالم الفيزياء الكندي آرثر ماكدونالد والعالم الياباني تاكاكي كاجيتا. سمحت إجراءات الاختبار المبتكرة لكاجيتا وماكدونالدز بهذه النتيجة.

قلة من الأفراد فهموا حجم هذه النتيجة في وقت إجرائها. إن التدفق المستمر للنيوترينو عالية الطاقة التي تصل في النهاية إلى الأرض أمر رائع. كتلة النيوترينو تجعلها مصدر طاقة المستقبل. ومع ذلك، فهي غير مرئية للعين المجردة على عكس الطيف المرئي لضوء الشمس. تم إثبات E = mc2 بواسطة أينشتاين، ومن ثم فهي حقيقة. كل شيء له كتلة له طاقة أيضًا، وفقًا لنظرية النسبية. كانت طاقة النيوترينو قابلة للتحقق منها وقابلة للقياس في ظل ظروف تجريبية لفترة من الوقت الآن، لكن الباحثين الذين كان هدفهم تسخيرها سخروا في كثير من الأحيان، وكان يُعتقد أن الطاقة نفسها غير موجودة، ومستحيلة جسديًا، وبالتالي لا معنى لها.

ومع ذلك، في غضون بضع سنوات قصيرة، من الصعب تصور الاحتمالات الهائلة التي سيجعلها تسخير طاقة النيوترينو ممكنة. تعمل خلايا النيوترينو فولتيك على نفس المبدأ الأساسي للخلايا الشمسية التقليدية، مع فائدة إضافية تتمثل في قدرتها على توفير الكهرباء حتى في الظلام الدامس. في هذه التقنية، لا يتم التقاط النيوترينو نفسها؛ بدلاً من ذلك، يتم تحويل جزء بسيط من طاقتهم الحركية إلى كهرباء.

إنهم قادرون على القيام بهذه العملية 365 يومًا في السنة، و24 ساعة في اليوم، وفي أي مكان على سطح الأرض. تأتي الطاقة التي ينتجونها من جزء من الطيف غير المرئي. سيكون لهذا، بلا شك، تأثير كبير على أسواق الطاقة في العالم في العقود القادمة، بالإضافة إلى تأثيره على الصناعة والاقتصاد. سوف تتطور الاقتصادات وهياكل الأعمال. ستختفي بعض الصناعات تمامًا بينما ستظهر صناعات أخرى. بتوجيه من هولجر ثورستن شوبارت، يقوم فريق من مجموعة نيوترينو للطاقة يتألف من باحثين ومؤسسات من جميع أنحاء العالم بتطوير التقنيات الأولى القادرة على تحويل طاقة النيوترينو إلى طاقة كهربائية للمستخدم النهائي.

الهدف الأولي هو تسخير طاقة كافية لتشغيل الأجهزة الإلكترونية الصغيرة مثل الهواتف المحمولة، مما يسمح لشحن البطارية باستمرار دون استخدام اتصال يستخدم النيوترينو وأشكال أخرى من الإشعاعات غير المرئية وحدها. تتمثل الخطوة التالية في تطوير المركبات والقوارب التي تعمل بالكهرباء والتي لا تحتاج أبدًا إلى التوقف عند محطة شحن وبالتالي يكون لها نطاق لانهائي تقريبًا؛ وأخيرًا، بعد سنوات من الدراسة الشاقة، لتحويل طاقة نيوترينو كافية لتلبية متطلبات عائلات بأكملها.

سيتم توفير التدفئة والطاقة في المستقبل من خلال مكعبات قوة النيوترينو، مما يقلل الاعتماد الحالي على المواد الكيميائية الخطرة بيئيًا مثل النفط والغاز الطبيعي. ولأن هذه المكعبات الكهربائية سيتم تركيبها بالضبط حيث تتطلب الطاقة، فلن يكون من الضروري توليد الكهرباء مركزيًا ثم نقلها مئات الكيلومترات بخسارة هائلة. لن تملأ البطاريات الفراغ إلا خلال فترات وجيزة من استخدام الطاقة العالي بشكل غير عادي.

الكتلة تعني الطاقة، ولا توجد طريقة لوقف المستقبل. مع هذه التكنولوجيا الثورية، سيتمكن العالم أخيرًا من تلبية احتياجاته من الطاقة بطريقة مستدامة ومنصفة، ووضع حد للمعارك الجيوسياسية والمواجهات العسكرية على الموارد الطبيعية التي تعرض العالم بأسره للخطر. في غضون بضعة عقود قصيرة، يمكن أن تكون حياة الجميع أكثر أمانًا وإشباعًا. هل يمكن اعتبار هذا حلمًا كاذبًا، أم أنه من الممكن أن يتحقق؟ يمكن أن تؤثر المعلومات العلمية على المستقبل، ولكن يمكن أيضًا رفضها وقمعها لعدة أسباب. يقع الاختيار في نهاية المطاف على عاتق الإنسانية، ولكن هناك مثل يقول، “من يجهل الحقيقة هو مجرد أحمق. من يعرفها ويسميها باطل فهو مجرم. “(جاليليو جاليلي)

اليوم، يتحتم على المؤسسات السياسية في العالم أن تأخذ زمام المبادرة وتحدد الوتيرة. غدا لا يطيق الانتظار! تعد طاقة النيوترينو هي الطاقة الحقيقية للمستقبل، وذلك بفضل عمل مجموعة نيوترينو للطاقة وتقنيتها النيوترينو فولتيك الرائعة. تمتلك البشرية الآن حلاً موثوقًا طال انتظاره لمعضلة الطاقة الحالية. نأمل أن نعيش في عالم أفضل وأكثر صداقة للبيئة في السنوات القادمة نتيجة لجهودهم وجهود الآخرين الذين نأمل أن يسيروا على خطىهم.

عندما تصل المواجهة العالمية إلى أبعاد تنذر بالخطر ولم يتغلب المجتمع الدولي بالكامل بعد على الآثار الاقتصادية لوباء فيروس كورونا، لا يمكن وقف التقدم في العلوم والتكنولوجيا. تدرك الطبقات الحاكمة في هذه البلدان الآن أنه فقط من خلال الوصول إلى التكنولوجيا المتطورة، يمكنها ضمان الاستقرار الاقتصادي، والاكتفاء الذاتي، والاستقلال عن التأثيرات الخارجية لمواطنيها وبلدهم ككل. تحتل قضايا الطاقة حاليًا مكان الصدارة في السياسة والاقتصاد العالميين. أظهرت الأحداث الأخيرة ضعف الدول الغربية، لكنها أثارت أيضًا مسألة الحاجة إلى تسريع التطورات في طرق بديلة لتوليد الطاقة.

أظهرت موجة الحر التي اندلعت في القارة الأوروبية نقاط الضعف حتى في الطاقة النووية: فقد تسبب الانخفاض الحاد في مستويات الأنهار وارتفاع درجات حرارة المياه في حدوث مشكلات خطيرة في أنظمة تبريد محطات الطاقة النووية في فرنسا، على سبيل المثال. هذا هو السبب في أن التطورات الجديدة في توليد الطاقة، غير المرتبطة بتلك الموجودة بالفعل في السوق، قد أثارت اهتمامًا جادًا في المجتمع العلمي وكذلك في ممارسي الإنتاج. في السنوات الأخيرة، تم إيلاء اهتمام خاص لتقنية توليد الطاقة التي قدمتها مجموعة نيوترينو للطاقة، والتي تسمى النيوترينو فولتيك.

يشرح هولجر ثورستن شوبارت ، رئيس الشركة والمدير العلمي للتطوير، اختيار الاسم بحقيقة أن النيوترينو، جنبًا إلى جنب مع الحركة البراونية الحرارية لذرات الجرافين، التي تبلغ حصتها الإجمالية في المادة النانوية التي أنشأتها الشركة من 50 إلى 75 ٪، وكذلك الجزيئات من المجالات الإشعاعية الأخرى المحيطة، تلعب دورًا مهمًا للغاية في توليد الكهرباء وهو مصطلح دولي يمكن فهمه بأي لغة، مما يساهم في التعرف على العلامة التجارية.

بدأت فكرة توليد الطاقة الكهربائية من النيوترينو الكونية في أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين، عندما واجه الباحثون الذين يعملون مع المواد لزيادة كفاءة الخلايا الشمسية ظاهرة غير ملحوظة سابقًا تتمثل في زيادة الاهتزازات الذرية في المادة قيد الدراسة، لذا فإن خلايا النيوترينو فولتيك هي شيء يذكرنا جدًا بالطاقة الشمسية. توليد الكهرباء. كان هذا التأثير المفاجئ نقطة البداية لسنوات عديدة من البحث المضني الذي قام به هولجر ثورستن شوبارت وفريق دولي من العلماء.

جوهر التطور هو إنشاء مادة قادرة على تحويل الإشعاعات المختلفة إلى تيار كهربائي. ومع ذلك، فإن الاختلاف الرئيسي مع توليد الطاقة الشمسية هو أنه يحول طاقة جسيمات الإشعاع غير المرئية، وهي قيمة ثابتة نسبيًا ولا تعتمد على الوقت من اليوم أو الموسم من السنة. هذه العوامل تجعل من الممكن وضع لوحات توليد الطاقة في غرفة مظلمة، على عكس الألواح الشمسية، التي تتطلب سقوط ضوء الشمس بشكل عمودي على سطح اللوحة، من أجل تحقيق أعلى كفاءة ممكنة. لاحظ أن العلماء ما زالوا لا يعرفون بشكل قاطع ما هي مجالات الإشعاع المحيط، لذلك لا يمكن في الوقت الحالي تحديد الإشعاع الذي يعتبر حاسمًا في توليد الطاقة، ولكن هذا يهم العلماء، ومن المهم بالنسبة لمستهلكي الكهرباء أن إمدادات الكهرباء موثوقة وسعر الكهرباء المولدة في متناول الجميع.

أظهرت النتائج التجريبية التي حصل عليها علماء الشركة أن النيوترينو والحركة البراونية الحرارية للذرات لها تأثير كبير على كمية الكهرباء المولدة. تستند هذه البيانات إلى تحليل مقارن لنتائج التجارب التي تم إجراؤها باستخدام لوحة اختبار توليد الكهرباء بحجم A-4، الموضوعة في “قفص فاراداي” على عمق 30-35 مترًا تحت الأرض في قبو خرساني ومستبعد تمامًا تأثير أي إشعاع، باستثناء النيوترينو والحركة البراونية الذرية، على توليد التيار المباشر، وفي الظروف العادية عند نفس درجة الحرارة المحيطة. كانت النتائج التجريبية متطابقة تقريبًا، حيث سجلت الأجهزة حوالي 3.0 واط من الطاقة من رقائق معدنية بحجم A-4 مع طلاء نانوي متعدد الطبقات على جانب واحد، تم إنشاؤه بواسطة مجموعة نيوترينو للطاقة. أدى خفض درجة الحرارة إلى -25 درجة مئوية إلى انخفاض بنسبة 40٪ في الطاقة المولدة، مما يثبت تأثير درجة حرارة الحركة البراونية لذرات الجرافين على قدرة توليد الطاقة.

كان العلماء في مجموعة نيوترينو للطاقة، استنادًا إلى الأبحاث الأساسية التي أجراها كبار العلماء في العالم في هذا المجال، أول من أظهر وحصل على براءة اختراع مادة نانوية متعددة الطبقات تتكون من طبقات متناوبة من السيليكون المخدر والجرافين، القادرة على توليد تيار مباشر. لسوء الحظ، في عالم اليوم، لا تصل العديد من الاكتشافات إلى مرحلة التنفيذ الصناعي أبدًا، أو تستغرق عدة عقود حتى تتحقق. على سبيل المثال، نشأت طريقة تضخيم الضوء من فكرة طورها الشاب أينشتاين في عام 1916. تنبأ بوجود انبعاث محفز، والأساس المادي لأي مصباح كهربائي، ولم يتم بناء أول مصباح حتى عام 1960 بواسطة ثيودور هـ ميمان. في مختبر أبحاث هيوز، استنادًا إلى العمل النظري لتشارلز هارد تاونز وآرثر ليونارد شاولو.

اليوم، ومع ذلك، فإن تغير المناخ الدراماتيكي والمواجهة العالمية للقوى الرائدة في العالم تعمل على تعزيز التنفيذ السريع للتطوير من قبل هولجر ثورستن شوبارت وفريقه من شركائه. في وقت مبكر من عام 2023، من المتوقع أن تكون أول مصادر الطاقة 5-10 كيلوواط ساعة مصممة لتزويد المنازل بالطاقة. تواصل مجموعة نيوترينو للطاقة بحثًا مكثفًا في استخدام اختراعها للسيارات الكهربائية والقوارب وغيرها من المعدات.

تكتسب طاقة النيوترينو شعبية كبيرة، على الرغم من حقيقة أنها كانت تعتبر في السابق غير مجدية تقنيًا وعلميًا. لم تكن هناك إعادة تفكير واسعة النطاق عندما مُنح باحثان جائزة نوبل في الفيزياء في خريف عام 2015. أثبت كل من الباحث الكندي آرثر ماك دونالد والباحث الياباني تاكاكي كاجيتا بشكل منفصل أن النيوترينو تمتلك كتلة. تم ذلك من خلال استخدام تقنيات قياس مطورة حديثًا والتي نسبت كتلة إلى النيوترينو بشكل قاطع. يمكن للنيوترينو أن تمر عبر أي مادة كان يُفترض سابقًا أنها ليس لها كتلة. كان هذا متسقًا مع نموذج فيزياء الجسيمات القياسي. كانت هناك امتدادات لهذه الفرضية أعطت النيوترينو كتلة، لكن اكتشافها كان صعبًا للغاية بسبب تفاعلات النيوترينو الضعيفة للغاية مع المادة.

لا أحد يمكن أن يتخيل ما قد يعنيه اكتشاف الفيزيائيين للبشرية عندما حصلوا على جائزة نوبل في عام 2015. النيوترينو تقصف باستمرار عالمنا في شكل تيار جسيم عالي الطاقة. على عكس الإشعاع الشمسي، لا يتم استشعار تيار الجسيمات هذا لأن الجسيمات غير مرئية. ومع ذلك، وكما صرحت وزارة الطاقة الأمريكية، سيكون مصدر الطاقة في المستقبل. بعد كل شيء، يمكن العثور عليها في كل مكان وفي أي لحظة.

يمكن التعرف على الصيغة الشهيرة e = mc2 حتى للأشخاص الذين لم يفهموا مطلقًا نظرية النسبية لأينشتاين. إنها تنص ببساطة على أن أي كتلة متحركة لها طاقة. لسنوات عديدة، تم إثبات هذه الطاقة تجريبياً. تردد العديد من الفيزيائيين في تصديق ذلك على الرغم من الأدلة. من الناحية النظرية، كانوا يعتقدون أن ذلك مستحيل. ما لا يجب أن يكون، لا يجب أن يكون. أولئك الذين ادعوا بشكل مختلف قوبلوا بابتسامة. المنشورات العلمية الحديثة، ومع ذلك، تظهر أن هناك درجة متزايدة من إعادة التفكير.

تخيل خلية شمسية لا تعمل بالضوء، ولكن مع طيف الإشعاع غير المرئي. هذا تمثيل جيد لإمكانيات المستقبل. الفرق الرئيسي هو أن خلية النيوترينو هذه تعمل أيضًا ببراعة في الظلام. بدلاً من التقاط الإشعاع الكوني، يتم تحويل الطاقة الحركية لتيار الجسيمات إلى طاقة كهربائية. هذا يفتح الكثير من الاحتمالات المثيرة للمستقبل.

لا تتأثر محولات النيوترينو المزعومة بالضوء. يمكنهم تحويل طيف الإشعاع غير المرئي إلى طاقة 24 ساعة في اليوم، 365 يومًا في السنة، في أي مكان في العالم. بالطبع، سيؤدي هذا إلى ثورات هائلة في أسواق الطاقة، وكذلك في الصناعة والاقتصاد، في العقود القادمة. ستتغير العديد من الصناعات الحالية أو تموت تمامًا، بينما ستظهر العديد من الصناعات الجديدة ذات الإمكانات والإمكانيات الهائلة.

في مجموعة نيوترينو للطاقة يتعاون الفريق بقيادة عالم الرياضيات هولجر ثورستن شوبارت مع مؤسسات وأكاديميين من جميع أنحاء العالم لتطوير أول الأجهزة التكنولوجية التي تحول الطاقة الإشعاعية إلى تيار كهربائي، مما يسمح باستخدامها في تطبيقات واقعية.

الهدف الفرعي الأول هو تشغيل الأجهزة الكهربائية الصغيرة مثل الهواتف المحمولة. سيتم إعادة شحن بطارياتهم عن بعد وباستمرار بواسطة خلية طاقة النيوترينو فولتيك. المرحلة التالية هي التنقل الكهربائي، لأنه إذا لم تعد السيارات خاضعة لطوابير طويلة في محطات الشحن، فسوف يرتفع القبول العام. مفهوم هذا بالفعل له اسم: CAR PI، وهو اسم علامة تجارية ألمانية جديدة للسيارات الكهربائية. وهي تحمل الرمز “pi” الذي يمثل في الرياضيات الرقم الدائري اللانهائي 3.1415927….

ستكون المرحلة الأخيرة، التي ستستلزم بلا شك سنوات من الدراسة الجادة، هي نشر تقنية النيوترينو لتشغيل عائلات بأكملها. المفهوم هو استخدام مكعبات طاقة النيوترينو لتقديم كل من الطاقة والحرارة بطريقة لامركزية. لن يؤدي ذلك إلى القضاء على الحاجة إلى أنظمة تسخين الغاز والنفط الخطرة بيئيًا فحسب، بل سيقلل أيضًا من الحاجة إلى نقل الطاقة عبر مسافات شاسعة. هذا يلغي الحاجة إلى الكابلات الكهربائية المرئية ويقلل من فقد الطاقة أثناء النقل. يمكن استيعاب ذروة الطلب على الطاقة بواسطة البطاريات التي تعمل كمخازن مؤقتة.

الكتلة المتحركة، كما أوضح أينشتاين، تنطوي أيضًا على الطاقة. يوفر تيار الجسيمات الكونية للبشرية فرصة لا تتكرر إلا مرة واحدة في العمر لتجنب الصراعات العالمية، وصولاً إلى المعارك على الموارد الأحفورية النهائية. توفر هذه التقنية المبتكرة إمداد طاقة أكثر صداقة وعادلة من الناحية البيئية في جميع أنحاء العالم. يمكن القضاء على الصعوبات الناتجة عن استخدام الوقود الأحفوري لمناخنا دون فقدان الراحة. من الممكن أن تتغير الأمور بشكل كبير بالنسبة للأطفال والأحفاد في العقود القادمة. هذا سيجعل كوكبنا أكثر استقرارًا من الناحية السياسية وأكثر أمانًا وصالحة للسكن.