用于產生電能的裝置和方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種通過渺子（μ)衰減方式用于產生電能的裝置和方法，渺子是源 自于稱為Jr介子（pions)的宇宙粒子。
【背景技術】
[0002] 雖具有相同自旋（1/2)的相同電荷，渺子為具有質量大約為電子的200倍大的基 本粒子，稱為電子的「第二世代成員（second generation partner)」。所述渺子于1937 年在宇宙射線中發現。所述粒子不會被強交互作用影響，且僅參與弱及電磁交互作用。渺 子非常不穩定，且具有2· 106的生命期，且通常在電子、μ-中微子（μ-neutrino)及電 子-中微子（electron-neutrino)中衰減。就目前所知，光子發電機，又被稱為太陽能電 池，能夠從太陽擷取被稱為光子的光線粒子（太陽能面板），并且將所述光線粒子轉換為電 能，例如美國專利文件第20090127773號。然而，所述技術由于依賴陽光而受到氣象限制， 因而限制了工業上的應用性。另一方面，有一種渺子檢測器的裝置；例如參見美國專利文 件第20090101824號。這些裝置具有檢測或計算源自自然到達地球表面的宇宙射線的渺子 數目的功能，而未利用所述渺子產生電能。然而，這些粒子具有非常高的能量，通常為3~ 4GeV。這個事實在巴西物理學雜志（「Revista Brasileira de Ensino de Fisica」），第 29 卷，第 4 期，頁數 585-591 (2007) (Brazilian Journal of Physics Teaching (「Revista Brasileira de Ensino de Fisica」），volume 29, No. 4, pages 585-591 (2007))中提到，是 關于渺子檢測的簡單實驗的教學文章及關于粒子生命期的討論。然而，上述文章并未提到 自渺子取得能量的可能性。
[0003] 參考文獻也涉及美國專利第7863751號，是描述渺子的檢測。然而，如上述專利名 稱所述，所述專利僅關于渺子的檢測，并不是渺子固有能量的擷取器（captivator)。
【發明內容】
[0004] 相關于本發明的第一次申請是于2012年10月5日申請，其專利號為PCT/ BR2012/000382。
[0005] 因此，本發明的主要目的是提供一種可使用渺子固有能量來產生能量的裝置。
[0006] 本發明的再一目的是產生無關氣象條件的能量。
[0007] 本發明的另一目的是使用不會污染環境的能源。
[0008] 非常出乎意料地，根據申請專利范圍第1項所定義的特征，這些目的是通過取得 渺子固有能量并將其轉換至電能的裝置而達成。
[0009] 渺子通量在地球表面的數量級約為10 4/m2 *s，且因此渺子通量是微不足道的。舉 例來說，為達成760kW(等于4. 7 · 1015eV/s)的功率，考慮各個渺子具有4GeV的能量，要具 有流量的數量級為1〇15渺子/秒（muons/s)。為補償所述極度微量的流量，將需要以等于 多個城市的區域的線圈來增加渺子的擷取區域，這是完全不可能的。然而，令人意外的是， 根據本發明的裝置可擷取足夠數量的渺子以使自空氣的渺子能量可實際取得，且具有小于 半個平方公尺的高度節約區域。不限于可能的物理理論，據信解釋如下所述。
[0010] 磁鐵具有「封閉（closed)」和「開放（open)」場線，所述磁鐵形成介于所述磁鐵之 間的趨于零角度的Θ。同樣地根據發明自渺子發電機的主線圈磁場也具有兩種類型的磁力 線。因此「開放（open)」場線傳遞至包括渺子形成區域的高海拔，于10公里的海拔高度，形 成頂部「開口（opening)」可具有半徑為好幾公里的磁性隧道。這些線將令大氣中的渺子直 射本發明的發電機的線圈，其直徑例如僅為幾公分。因此，線圈的磁場是作為渺子汲極，所 述渺子汲極實時振蕩。所述線圈的磁場的振蕩頻率具有波長λΒ，所述波長為渺子的康普頓 波長（Compton wavelength) λε(λΒ=η· λ c=n· 5· 88χ 10 23m)的多重比率（fraction multiple)，使得用于擷取（captation)過程中的磁場能量盡可能地減少，且僅具有渺子的 選擇性。上述整個過程是應用于所述渺子發電機的線圈水平地、垂直地或介于兩者之間的 任何角度而存在于所述渺子發動機軸線的例子。
[0011] 我們計算渺子發電機中760kW的輸出功率所需大氣中的渺子的檢測區域。已 知地球表面每秒每平方公尺平均具有1〇4個渺子。在對流層頂部，海拔高度大約l〇km， 渺子率是大于地球表面的十倍。因此，海拔高度l〇km，渺子率為Φ = 105渺子?公 尺2 ·秒1 (muons · m 2 · s 3。渺子發電機的功率輸出為P = 760000W or 4 · 1024eV s 1= 4，1015GeV s1。考慮各個渺子的能量為Ei = 4GeV，且在對流層頂部，通過「磁錐體 (magnetic cone)」被擷取，流量為Φ = 105渺子· m 2 · s 1 (muons · m 2 · s ^，且總能量為
[0013] 將數值插入方程式1，得到E = 4 X 105GeV · m 2 · s 1。
[0014] 針對渺子發電機產生每秒Es= 4 · 10 15GeV的輸出功率，將需要下列區域
[0016] A = 104km2。換句話說，在海拔高度10km的磁錐體「嘴巴（mouth)」的半徑應為 R ~50km〇
[0017] 每個渺子可通過將振蕩器調整至波函數頻率來擷取。因此，渺子線圈能夠將粒子 形式的大氣渺子流擷取并集中（concentrating)(收斂（converging)，引導（directing)) 至本身。
[0018] 已知電功率可通過下列關系式表示：
[0019] P = U · i
[0020] 其中：P =電功率（kW)、U =電壓（V)以及i =電流（A)。
[0021] 下列表1是顯示通過本發明專利的標的的過程和裝置方式（第1圖）被執行的測 試所獲得的結果。
[0022]表 1 [0023]
[0024] 所述結果可通過表現系數（coefficient of performance, COP)的方式來觀察- 定義為渺子發電機的輸出功率與輸入功率之間的比率-以小輸入功率可將來自宇宙射線 的渺子轉換成大量的電能，而未危及環境或發出輻射。
[0025] 自渺子發電機的電壓輸出系為根據4個變量的函數：
[0026] V = F (f, D, N, L)；
[0027] 其中f為振蕩器頻率，D為線圈直徑，N為線圈圈數，以及L為線圈長度。大氣中的 渺子可滲入約lkm的地底和約2km的海洋。此外，所述渺子僅形成于海拔高度小于12km的 地方。因此，這些距離是限制渺子發電機的應用性（功能性）。另一方面，渺子在12km的濃 度約為其在地球表面濃度的十倍。因此，為了產生電能，在高山上的固定的發電機為感興趣 的選擇。磁力是異常地存在于南美大氣中，使得宇宙射線（渺子）的濃度約為其他已記錄 區域（非異常）的三倍。所述事實可用以在磁力異常的區域中達成更高產出渺子能量。
[0028] 渺子發電機具有廣泛的工業用途，具有產生電能的用途以用于一般消耗（工業、 商業及居住）、機動車輛（船、火車、飛機、直升機、潛水艇等）和其他傳輸工具、其他依賴電 力的裝置，如液壓栗、壓縮機、收音機、電話等。
【附圖說明】
[0029] 圖1是本發明的渺子發電機的基本部件的線路圖。
[0030] 圖2是本發明的具有高表現系數（Coefficient of performance, C0P)的另一種 渺子發電機的電子-機械示意圖。
[0031] 圖3是本發明的渺子發電機的上部（沿著直徑）以及沿著渺子發電機的線圈軸線 的部分示意圖。
[0032] 圖4是本發明的將渺子發電機的輸出電壓轉換至用于任何工業負載（如三相馬 達）的三相正弦波的頻率反相器的細部結構示意圖。
[0033] 圖5是本發明的振蕩器內的耦接示意圖。
[0034] 圖6本發明的將來自宇宙射線的渺子的衰減經由來自此衰減電子的高流量擷取 并轉換成電能的物理過程流程圖。
【具體實施方式】
[0035] 圖1中的渺子發電機是由電力網的主電源1或電池 2構成，后者是連接至將來自 電池的直流轉換為交流的反相器3。所述電力網的主電源1或電池2通過電感濾波器5的保 護來供給振蕩器4,振蕩器4的頻率為渺子的康普頓（Compton)波長的多重比率（multiple fractional)，而振蕩器的端點串聯火花隙6和外部振蕩線圈7,外部振蕩線圈7產生變化 振蕩磁場8,具有相同的振蕩器頻率，能夠吸引并集中來自宇宙射線10的渺子9。在所述線 圈的中心，渺子在線圈的中心腔體38自發地衰減（分裂）成大量電子11 ( 一個渺子變成一 個電子），直到電子11通過內部線圈13的電線以電力的形式所吸收，在轉換成可用的電壓 后，所述電壓將通過三相負載的反相器15供給任何外部負載14。反相器15的輸入表示為 參考符號33且輸出為34。因此，渺子電子初始具有高速，且在被自然地吸收的內部線圈13 的方向傳遞。在此路徑上，當在線圈的核心12與原子（主要為碳）碰撞時，核心12經歷速 度上的衰減。根據想要產生的電壓，兩個或更多線圈可串聯或并聯，當串聯時，電壓隨著關 聯線圈的數量而趨于增加。線圈的中心腔體38通常為圓柱形，但也可為截頭圓錐形。較佳 地，此腔體容納空氣。
[0036] 如所屬技術領域的技術人員所知，電子振蕩器為產生重復電子訊號、頻繁正弦波 或方波而不需施加外加訊號的電子電路。振蕩器基于放大器電路和反饋回路，所述振蕩器 感應（induces)會使振蕩的操作不穩定。
[0037] 多種類型的振蕩器可用于本發明。例如哈特萊（Hartley)振蕩器（其結構通過本 參考包括在本描述中），所述哈特萊（Hartley)振蕩器為一種LC振蕩器，即當所產生的訊號 頻率是通過線圈和電容來決定。當電路開啟時，電阻極化晶體管的基極接近飽和，因此造成 傳導。強電流在集極與電源供應器之間流動，通過線圈連接中心插座。此結果為線圈的一 半電流感應出相同線圈的另一半電流通過電容重新施加在晶體管的基極。
[0038] 電網通常表示來自家電設備的無數噪聲，如切換模式電源供應器和電力馬達。這 些噪聲高達20kHz的頻率。這些高頻噪聲可能負面地干擾渺子發電機的功能。因此所述電 感濾波器5是用以消除網絡的噪聲，保護發電機免于這些不良的干擾。此電感濾波器的結 構為所屬技術領域的技術人員所知。
[0039] 圖3是根據本發明的雙線圈的較佳組成。所述雙線圈包括外部線圈7連接振蕩器 4且串聯火花隙6。所述火花塞可通過工業氣體火花隙或氧化鋅火花隙構成，均為市場上熟 知。火花電壓（sparking tension)已詳述于商業元件。舉例來說，火花隙在300V、400V等 傳導。換句話說，所傳導的電壓為元件的本質特性。
[0040] 所述火花隙串聯振蕩器4和外部線圈7,且具有放大磁場以吸引并集中渺子的用 途。外部線圈7可由銅線制成。然而，可使用其他良好導電性的金屬或合金，如鋅、銀、金、 青銅、黃銅等。所述銅線包括市場上商業化類型的絕緣材料的圓柱層，如鐵氟龍（teflon)、