ビーフェルド・ブラウン効果

ビーフェルド・ブラウン効果は、1920年代に発明家トーマス・タウンゼント・ブラウンによって初めて発見された電気現象で、非対称コンデンサの電極に高電圧をかけると、小さい方の電極に向かって正味の推進力が発生します。[ 1 ]ブラウンはこの効果が反重力であると信じ、電気/重力現象であることから電気重力と呼ばれました。 [ 2 ] : ch10 真空チャンバーでの詳細な研究ではブラウンの観察を再現できず、その後の研究では力の測定は放電によるコロナ風によるものとされています。 [ 3 ] [ 4 ]

概要

ビーフェルト・ブラウン効果は、周囲の中性粒子に運動量を伝達するイオン風を発生させると一般的に考えられています。これは、非対称コンデンサの電極に高電圧を印加した際に観測される力です。[ 1 ]コンデンサが適切な高直流電位まで充電されると、負極端子に正極端子から押し出す力が発生します。[ 5 ]

非対称コンデンサの使用により、負極が正極よりも大きいため、従来のコンデンサと比較して、低磁束領域から高磁束領域への方向でより大きな推力を発生させることができました。 [ 5 ]これらの非対称コンデンサは、非対称コンデンサスラスタ（ACT）として知られるようになりました。[ 6 ]これらの装置は、燃焼や可動部品を必要とせずに電力を使用して空中で推力を生成する効果を利用する電離真空ポンプやリフターで見られます。 [ 1 ]

歴史

「ビーフェルド・ブラウン効果」は、1920年代、高校生だったトーマス・タウンゼント・ブラウンがX線管の実験中に観察した現象に付けられた名前です。彼が秤の上に置いたクーリッジ管に高電圧をかけたところ、管の向きによって質量が異なることに気づきました。これは何らかの正味の力が働いていることを示唆していました。[ 1 ] [ 7 ]この発見から、彼は何らかの形で重力に電子的に影響を与えていると考え、この現象に基づいた推進システムを設計するに至りました。1927年4月15日、彼は「力または運動を生み出す方法」と題する特許を申請しました。この特許では、彼の発明は重力を制御して直線的な力または運動を生み出すことができる電気ベースの方法であると説明されていました。[ 1 ] 1929年、ブラウンはアメリカの人気雑誌「サイエンス・アンド・インベンション」に自身の研究の詳細を記した記事を発表しました。記事では、ブラウンの発明である「グラビテーター」についても触れられていました。これは電磁力、歯車、プロペラ、車輪を使わずに、彼が「電気重力」と呼ぶ原理を用いて運動を生み出すものでした。彼はまた、非対称コンデンサが地球の重力と相互作用する不思議な磁場を発生させることができると主張し、グラビテーターが豪華客船や宇宙船を推進する未来を予見していました。[ 2 ] : Ch21

この効果は、ある時点で「ビーフェルド・ブラウン効果」とも呼ばれるようになりました。これはおそらく、ブラウンがデニソン大学の物理学・天文学教授ポール・アルフレッド・ビーフェルドを指導者兼共同実験者と称するために作った造語でしょう。[ 2 ] : Ch11 ブラウンはオハイオ州のデニソン大学に1年間通いましたが、その後中退しました。ビーフェルドとの関わりに関する記録は、せいぜい不完全なものです。ブラウンは、かつての教師で、デニソン大学での指導者兼共同実験者だったと主張する天文学教授ビーフェルドと一連の実験を行ったと主張しました。2004年現在、デニソン大学は、そのような実験やブラウンとビーフェルドの関係に関する記録は存在しないと主張しています。[ 2 ] : Ch11

ブラウンは1960年に取得した「電気運動装置」という特許において、ビーフェルド＝ブラウン効果を説明する際に電気運動に言及し、この現象を電気流体力学（EHD）の分野と関連付けています。[ 1 ] [ 5 ]ブラウンはまた、ビーフェルド＝ブラウン効果が反重力力を生み出す可能性があると考えており、これは電気／重力現象であることから「電気重力学」と呼ばれています。[ 2 ]：Ch10 しかし、この効果の反重力特性に関するブラウンの主張を裏付ける証拠はほとんどありません。[ 8 ]ブラウンは1965年に、非対称コンデンサにかかる正味の力は真空中でも存在できると主張する特許を出願しました。しかし、彼の主張を裏付ける実験的証拠はほとんどありません。[ 1 ]

1988年、RLタリーは、ブラウンが提案した電極と同様のものを10-6トルの真空中で直流電位下で動作させたところ、推力は観測されなかった。彼は電流が流れている時の絶縁破壊時に力が発生することを発見した。[ 9 ] [ 5 ] : 216 2004年、タジマーは電極装置をワイヤーで吊るした箱の中に収め、コロナ風の影響を排除した。直線的な推力は観測されなかったことから、ビーフェルト・ブラウン効果がよく研究されているコロナ風であることが示唆された。[ 5 ] [ 10 ] : 359 [ 4 ]

効果分析

この効果は一般にコロナ放電に依存していると考えられており、コロナ放電により空気分子が鋭利な点やエッジの近くでイオン化されます。通常、2 つの電極が使用され、それらの間の電圧は数キロボルトからメガボルト レベルに及びます。一方の電極は小さく鋭利で、もう一方の電極はより大きく滑らかです。電極間の最も効果的な距離は、約 10 kV/cm の電位勾配で発生します。これは、2 つの鋭利な点間の空気の公称破壊電圧よりわずかに低く、通常飽和コロナ電流状態と呼ばれる電流密度レベルです。これにより、小さい方の正に帯電した電極の周囲に高い電場勾配が生成されます。この電極の周囲でイオン化が発生します。つまり、電子が周囲の媒体の原子からはがれ、文字通り電極の電荷によって引き抜かれます。

これにより、媒体中に正に帯電したイオンの雲が形成され、クーロンの法則によって負の滑らかな電極に引き寄せられ、そこで再び中和されます。これにより、下部電極に同程度の反力が発生します。この効果は推進力（EHDスラスタ参照）、流体ポンプ、そして最近ではEHD冷却システムにも利用されています。[ 11 ]このような装置で達成可能な速度は、イオン化された空気によって達成可能な運動量によって制限されます。この運動量は、イオンが中性空気と衝突することで減少します。この力の理論的導出が提案されています（下記の外部リンクを参照）。

しかし、この効果は電極の極性に関係なく機能します。小さい電極や薄い電極は正または負のどちらにも使用でき、大きい電極は反対の極性を持つ必要があります。[ 6 ]多くの実験サイトでは、リフターの推力効果は、小さい電極が正のときの方が実際には少し強くなることが報告されています。[ 1 ]これはおそらく、空気の構成成分のイオン化エネルギーと電子親和力エネルギーの差による効果であり、そのため、「鋭い」電極でイオンが生成されやすいのです。

システムから空気圧が除去されると、いくつかの効果が相まって、システムに利用可能な力と運動量が減少します。イオン化電極周囲の空気分子の数が減少し、イオン化粒子の量も減少します。同時に、イオン化粒子と中性粒子の衝突回数も減少します。これによりイオン化された空気の最大運動量が増加するか減少するかは、通常測定されませんが、グロー放電領域に入るまで電極に作用する力は減少します。この力の減少は、空気の絶縁破壊電圧の低下によっても生じます。これは、電極間に印加する電位を低くする必要があるため、クーロンの法則によって規定される力が減少するためです。

グロー放電状態においては、空気は導体となります。印加電圧と電流はほぼ光速で伝播しますが、導体自体の動きはほぼ無視できます。そのため、クーロン力と運動量変化はゼロに近くなります。

グロー放電領域の下では、破壊電圧は再び上昇し、電位イオンの数が減少し、衝突の可能性は低下します。実験が行われ、極低圧下での力の存在が証明されるとともに、その存在が否定されることが分かっています。その理由は、極低圧下では、非常に高い電圧を用いた実験のみが肯定的な結果をもたらしたためと考えられます。これは、利用可能な空気分子の数が極めて限られているため、イオン化の可能性が高くなり、クーロンの法則により各イオンからより大きな力が働くためです。一方、低電圧を用いた実験では、イオン化の可能性が低く、イオン1個あたりの力も小さくなります。肯定的な結果に共通するのは、観測される力が標準圧力下で行われた実験と比較して小さいことです。

特許

米国特許3,120,363 -飛行装置- GEハーゲン

TT ブラウンは彼の発見により 数多くの特許を取得しました。

参考文献

  1. ^ a b c d e f g h Bahder, Thomas; Fazi, Christian (2003年6月). 「非対称コンデンサへの力」 .米陸軍研究所. 2017年6月19日時点のオリジナルよりアーカイブ– 国防技術情報センター経由.
  2. ^ a b c d eシャッツキン、ポール（2023年1月22日）。『重力を制覇した男 ― 空間、時間、そしてその間の謎をめぐるねじれた物語』エンバシー・ブックス＆ランドリー。ISBN 9780976200031。
  3. ^フランシス・X. キャニング、コリー・メルチャー、エドウィン・ワイネット（2004年10月1日）「推進用非対称コンデンサ」 NASA請負業者報告書. Bibcode : 2004ntrs.rept71929C .
  4. ^ a b Tajmar, M.; Kößling, M.; Neunzig, O. (2024年8月21日). 「定常場を用いた重力と電磁気学の結合に関する詳細な実験的探査」 . Scientific Reports . 14 (1) 19427. arXiv : 2402.15640 . Bibcode : 2024NatSR..1419427T . doi : 10.1038/s41598-024-70286- w . ISSN 2045-2322 . PMC 11339412. PMID 39169102 .   
  5. ^ a b c d e Tajmar, M. (2004年2月). 「ビーフェルド・ブラウン効果：コロナ風現象の誤解」 . AIAAジャーナル. 42 (2): 315– 318. Bibcode : 2004AIAAJ..42..315T . doi : 10.2514/1.9095 . ISSN 0001-1452 . 
  6. ^ a bフランシス・キャニング、コリー・メルチャー、エドウィン・ワイネット（2004年10月1日）「推進用非対称コンデンサ」 NASA技術報告書サーバー。Bibcode ：2004ntrs.rept71929C。
  7. ^ピルキントン、マーク（2003年4月16日）「TTブラウンの電気重力学」ガーディアン紙。2018年8月27日閲覧。
  8. ^トンプソン、クライヴ（2003年8月1日）「スーパーパワー特集：反重力地下」Wired誌。2018年8月27日閲覧。
  9. ^ Talley, Robert L. (1990年7月7日). 21世紀の推進コンセプト（報告書）. Vol. F06-9-1, PL/EDWARDS-TR-91-3009. 国防技術情報センター. 2025年10月17日閲覧。
  10. ^ Fylladitakis, Emmanouil D.; Theodoridis, Michael P.; Moronis, Antonios X. (2014年2月). 「電気流体力学の歴史、研究、応用に関するレビュー」 . IEEE Transactions on Plasma Science . 42 (2): 358– 375. Bibcode : 2014ITPS...42..358F . doi : 10.1109/TPS.2013.2297173 . ISSN 0093-3813 . 
  11. ^ Kocik, Marek. 「EHDポンプ機構を備えた電子部品の液体冷却システム」（PDF） . 2017年6月20日閲覧。
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