La fusión fría es un tipo hipotético de reacción nuclear que ocurriría a temperatura ambiente o cerca de ella . Contrastaría marcadamente con la fusión "caliente" que se sabe que tiene lugar de forma natural dentro de las estrellas y artificialmente en bombas de hidrógeno y reactores de fusión prototipo bajo una presión inmensa y a temperaturas de millones de grados, y se distinguiría de la fusión catalizada por muones . Actualmente no existe un modelo teórico aceptado que permita que se produzca la fusión fría.
En 1989, dos electroquímicos , Martin Fleischmann y Stanley Pons , informaron que su aparato había producido un calor anómalo ("exceso de calor") de una magnitud que, según ellos, desafiaría toda explicación excepto en términos de procesos nucleares. [1] Además, informaron sobre la medición de pequeñas cantidades de subproductos de reacciones nucleares, incluidos neutrones y tritio . [2] El pequeño experimento de mesa involucró la electrólisis de agua pesada en la superficie de un electrodo de paladio (Pd). [3] Los resultados reportados recibieron una amplia atención de los medios [3] y aumentaron las esperanzas de una fuente de energía barata y abundante. [4]
Muchos científicos intentaron replicar el experimento con los pocos detalles disponibles. Las esperanzas se desvanecieron con la gran cantidad de réplicas negativas, el retiro de muchas réplicas positivas reportadas, el descubrimiento de fallas y fuentes de error experimental en el experimento original y, finalmente, el descubrimiento de que Fleischmann y Pons no habían detectado realmente subproductos de la reacción nuclear. [5] A finales de 1989, la mayoría de los científicos consideraban muertas las afirmaciones sobre la fusión fría, [6] [7] y posteriormente la fusión fría ganó reputación como ciencia patológica . [8] [9] En 1989, el Departamento de Energía de Estados Unidos (DOE) concluyó que los resultados reportados de exceso de calor no presentaban evidencia convincente de una fuente útil de energía y decidió no asignar fondos específicamente para la fusión fría. Una segunda revisión del DOE en 2004, que analizó nuevas investigaciones, llegó a conclusiones similares y no dio como resultado el financiamiento del DOE para la fusión fría. [10] Actualmente, dado que los artículos sobre fusión fría rara vez se publican en revistas científicas convencionales revisadas por pares , no atraen el nivel de escrutinio esperado para las publicaciones científicas convencionales . [11]
Sin embargo, cierto interés en la fusión fría ha continuado a lo largo de las décadas; por ejemplo, en una edición de 2019 de Nature se publicó un intento fallido de replicación financiado por Google . [12] [13] Una pequeña comunidad de investigadores continúa investigándolo, [6] [14] [15] a menudo bajo las designaciones alternativas de reacciones nucleares de baja energía ( LENR ) o ciencia nuclear de materia condensada ( CMNS ). [16] [17] [18] [19]
Historia
Normalmente se entiende que la fusión nuclear ocurre a temperaturas de decenas de millones de grados. A esto se le llama " fusión termonuclear ". Desde la década de 1920, se ha especulado que la fusión nuclear podría ser posible a temperaturas mucho más bajas mediante la fusión catalítica del hidrógeno absorbido en un catalizador metálico. En 1989, una afirmación de Stanley Pons y Martin Fleischmann (entonces uno de los principales electroquímicos del mundo ) de que se había observado tal fusión fría causó una breve sensación en los medios antes de que la mayoría de los científicos criticaran su afirmación como incorrecta después de que muchos descubrieron que no podían replicar la exceso de calor. Desde el anuncio inicial, la investigación de la fusión fría ha continuado por una pequeña comunidad de investigadores que creen que tales reacciones ocurren y esperan obtener un reconocimiento más amplio por su evidencia experimental.
Investigaciones tempranas
La capacidad del paladio para absorber hidrógeno fue reconocida ya en el siglo XIX por Thomas Graham . [20] [21] A finales de la década de 1920, dos científicos nacidos en Austria, Friedrich Paneth y Kurt Peters , informaron originalmente la transformación del hidrógeno en helio por catálisis nuclear cuando el hidrógeno era absorbido por paladio finamente dividido a temperatura ambiente. Sin embargo, los autores más tarde se retractaron de ese informe, diciendo que el helio que midieron se debía al fondo del aire. [20] [22]
En 1927, el científico sueco John Tandberg informó que había fusionado hidrógeno en helio en una celda electrolítica con electrodos de paladio. [20] Sobre la base de su trabajo, solicitó una patente sueca para "un método para producir helio y energía de reacción útil". [20] Debido a la retractación de Paneth y Peters y su incapacidad para explicar el proceso físico, su solicitud de patente fue denegada. [20] [23] Después de que se descubrió el deuterio en 1932, Tandberg continuó sus experimentos con agua pesada . [20] Los experimentos finales hechos por Tandberg con agua pesada fueron similares al experimento original de Fleischmann y Pons. [24] Fleischmann y Pons no conocían el trabajo de Tandberg. [25] [texto 1] [texto 2]
El término "fusión fría" se usó ya en 1956 en un artículo de The New York Times sobre el trabajo de Luis Alvarez sobre la fusión catalizada por muones . [26] Paul Palmer y luego Steven Jones de la Universidad Brigham Young utilizaron el término "fusión fría" en 1986 en una investigación de "geofusión", la posible existencia de fusión que involucra isótopos de hidrógeno en un núcleo planetario . [27] En su artículo original sobre este tema con Clinton Van Siclen, presentado en 1985, Jones había acuñado el término "fusión piezonuclear". [27] [28]
Experimento de Fleischmann-Pons
Las afirmaciones más famosas de la fusión fría fueron hechas por Stanley Pons y Martin Fleischmann en 1989. Después de un breve período de interés por parte de la comunidad científica en general, sus informes fueron cuestionados por físicos nucleares. Pons y Fleischmann nunca se retractaron de sus afirmaciones, pero trasladaron su programa de investigación a Francia después de que estalló la controversia.
Eventos anteriores al anuncio
Martin Fleischmann de la Universidad de Southampton y Stanley Pons de la Universidad de Utah plantearon la hipótesis de que la alta relación de compresión y movilidad del deuterio que podría lograrse dentro del metal paladio mediante electrólisis podría resultar en una fusión nuclear. [29] Para investigar, llevaron a cabo experimentos de electrólisis usando un cátodo de paladio y agua pesada dentro de un calorímetro, un recipiente aislado diseñado para medir el calor del proceso. Se aplicó corriente continuamente durante muchas semanas, renovando el agua pesada a intervalos. [29] Se pensaba que algo de deuterio se acumulaba dentro del cátodo, pero se permitió que la mayor parte saliera de la celda, uniéndose al oxígeno producido en el ánodo. [30] Durante la mayor parte del tiempo, la entrada de energía a la celda era igual a la potencia calculada que dejaba la celda dentro de la precisión de medición, y la temperatura de la celda se mantuvo estable en alrededor de 30 ° C. Pero luego, en algún momento (en algunos de los experimentos), la temperatura subió repentinamente a unos 50 ° C sin cambios en la potencia de entrada. Estas fases de alta temperatura durarían dos días o más y se repetirían varias veces en cualquier experimento dado una vez que hubieran ocurrido. La potencia calculada que sale de la celda fue significativamente mayor que la potencia de entrada durante estas fases de alta temperatura. Eventualmente, las fases de alta temperatura ya no ocurrirían dentro de una celda en particular. [30]
En 1988, Fleischmann y Pons solicitaron financiación al Departamento de Energía de los Estados Unidos para una serie más amplia de experimentos. Hasta este punto, habían estado financiando sus experimentos utilizando un pequeño dispositivo construido con $ 100,000 de su bolsillo . [31] La propuesta de subvención se entregó para revisión por pares , y uno de los revisores fue Steven Jones de la Universidad Brigham Young . [31] Jones había trabajado durante algún tiempo en la fusión catalizada por muones , un método conocido para inducir la fusión nuclear sin altas temperaturas, y había escrito un artículo sobre el tema titulado "Fusión nuclear fría" que había sido publicado en Scientific American en julio de 1987. Fleischmann y Pons y sus compañeros de trabajo se reunieron con Jones y sus compañeros de trabajo en ocasiones en Utah para compartir investigaciones y técnicas. Durante este tiempo, Fleischmann y Pons describieron que sus experimentos generaban un considerable "exceso de energía", en el sentido de que no podía explicarse únicamente por reacciones químicas . [30] Consideraron que tal descubrimiento podría tener un valor comercial significativo y tendría derecho a la protección de una patente . Jones, sin embargo, estaba midiendo el flujo de neutrones, lo que no tenía interés comercial. [31] [Se necesita aclaración ] Para evitar problemas futuros, los equipos parecieron estar de acuerdo en publicar sus resultados simultáneamente, aunque sus relatos de la reunión del 6 de marzo difieren. [32]
Anuncio
A mediados de marzo de 1989, ambos equipos de investigación estaban listos para publicar sus hallazgos, y Fleischmann y Jones acordaron reunirse en un aeropuerto el 24 de marzo para enviar sus artículos a Nature a través de FedEx . [32] Fleischmann y Pons, sin embargo, presionados por la Universidad de Utah, que quería dar prioridad al descubrimiento, [33] rompieron su aparente acuerdo, revelando su trabajo en una conferencia de prensa el 23 de marzo [34] (afirmaron en el comunicado de prensa de que se publicaría en Nature [34], pero en cambio envió su artículo al Journal of Electroanalytical Chemistry ). [31] Jones, molesto, envió por fax su artículo a Nature después de la conferencia de prensa. [32]
El anuncio de Fleischmann y Pons atrajo la atención de los medios. [notas 1] Pero el descubrimiento de 1986 de la superconductividad de alta temperatura había hecho que la comunidad científica estuviera más abierta a las revelaciones de resultados científicos inesperados que podrían tener enormes repercusiones económicas y que podrían reproducirse de manera confiable incluso si no hubieran sido predichos por las teorías establecidas. [36] A muchos científicos también se les recordó el efecto Mössbauer , un proceso que involucra transiciones nucleares en un sólido. Su descubrimiento 30 años antes también había sido inesperado, aunque fue rápidamente replicado y explicado dentro del marco de la física existente. [37]
El anuncio de una nueva supuesta fuente de energía limpia se produjo en un momento crucial: los adultos aún recordaban la crisis del petróleo de 1973 y los problemas causados por la dependencia del petróleo, el calentamiento global antropogénico comenzaba a ser notorio, el movimiento antinuclear estaba etiquetando las plantas de energía nuclear como peligroso y para cerrarlos, la gente tenía en cuenta las consecuencias de la minería a cielo abierto , la lluvia ácida , el efecto invernadero y el derrame de petróleo del Exxon Valdez , que ocurrió al día siguiente del anuncio. [38] En la conferencia de prensa, Chase N. Peterson , Fleischmann y Pons, respaldados por la solidez de sus credenciales científicas, aseguraron repetidamente a los periodistas que la fusión fría resolvería los problemas ambientales y proporcionaría una fuente ilimitada e inagotable de energía limpia, utilizando sólo agua de mar como combustible. [39] Dijeron que los resultados habían sido confirmados decenas de veces y no tenían dudas sobre ellos. [40] En el comunicado de prensa adjunto, se citó a Fleischmann diciendo: "Lo que hemos hecho es abrir la puerta a una nueva área de investigación, nuestras indicaciones son que el descubrimiento será relativamente fácil de convertir en una tecnología utilizable para generar calor y energía. , pero se necesita un trabajo continuo, en primer lugar, para comprender mejor la ciencia y, en segundo lugar, para determinar su valor para la economía energética ". [41]
Respuesta y consecuencias
Aunque el protocolo experimental no se había publicado, los físicos de varios países intentaron, y fracasaron, replicar el fenómeno del exceso de calor. El primer artículo enviado a Nature que reproducía el exceso de calor, aunque pasó la revisión por pares, fue rechazado porque la mayoría de experimentos similares fueron negativos y no había teorías que pudieran explicar un resultado positivo; [notas 2] [42] este artículo fue posteriormente aceptado para su publicación por la revista Fusion Technology . Nathan Lewis , profesor de química en el Instituto de Tecnología de California , dirigió uno de los esfuerzos de validación más ambiciosos, probando muchas variaciones del experimento sin éxito, [43] mientras que el físico del CERN Douglas RO Morrison dijo que "esencialmente todos" los intentos en Europa Occidental había fracasado. [6] Incluso aquellos que informaron de éxito tuvieron dificultades para reproducir los resultados de Fleischmann y Pons. [44] El 10 de abril de 1989, un grupo de la Universidad Texas A&M publicó los resultados del exceso de calor y ese mismo día un grupo del Instituto de Tecnología de Georgia anunció la producción de neutrones, la replicación más fuerte anunciada hasta ese momento debido a la detección de neutrones y la reputación del laboratorio. [45] El 12 de abril, Pons fue aclamado en una reunión de la AEC. [45] Pero Georgia Tech se retractó de su anuncio el 13 de abril, explicando que sus detectores de neutrones daban falsos positivos cuando se exponían al calor. [45] [46] Otro intento de replicación independiente, encabezado por Robert Huggins en la Universidad de Stanford , que también informó un éxito temprano con un control de agua ligera, [47] se convirtió en el único apoyo científico para la fusión fría en las audiencias del Congreso de Estados Unidos el 26 de abril. [texto 3] Pero cuando finalmente presentó sus resultados, informó un exceso de calor de solo un grado Celsius , un resultado que podría explicarse por las diferencias químicas entre el agua pesada y ligera en presencia de litio. [notas 3] No había intentado medir ninguna radiación [48] y su investigación fue ridiculizada por los científicos que la vieron más tarde. [49] Durante las próximas seis semanas, las afirmaciones contrapuestas, las contrademandas y las explicaciones sugeridas mantuvieron lo que se denominó "fusión fría" o "confusión de fusión" en las noticias. [32] [50]
En abril de 1989, Fleischmann y Pons publicaron una "nota preliminar" en el Journal of Electroanalytical Chemistry . [29] Este artículo mostró notablemente un pico gamma sin su correspondiente borde Compton , lo que indicaba que habían cometido un error al reclamar evidencia de subproductos de fusión. [51] Fleischmann y Pons respondieron a esta crítica, [52] pero lo único que quedó claro fue que no se había registrado ningún rayo gamma y que Fleischmann se negó a reconocer cualquier error en los datos. [53] Un artículo mucho más extenso publicado un año después entró en detalles de calorimetría pero no incluyó ninguna medida nuclear. [30]
Sin embargo, Fleischmann y Pons y varios otros investigadores que encontraron resultados positivos siguieron convencidos de sus hallazgos. [6] La Universidad de Utah pidió al Congreso que proporcionara 25 millones de dólares para continuar con la investigación, y estaba previsto que Pons se reuniera con representantes del presidente Bush a principios de mayo. [6]
El 30 de abril de 1989, The New York Times declaró muerta la fusión en frío . El Times lo llamó circo el mismo día, y el Boston Herald atacó la fusión fría al día siguiente. [54]
El 1 de mayo de 1989, la Sociedad Estadounidense de Física celebró una sesión sobre fusión fría en Baltimore, que incluyó muchos informes de experimentos que no produjeron evidencia de fusión fría. Al final de la sesión, ocho de los nueve oradores principales declararon que consideraban muerta la afirmación inicial de Fleischmann y Pons, y el noveno, Johann Rafelski , se abstuvo. [6] Steven E. Koonin de Caltech calificó el informe de Utah como el resultado de " la incompetencia y el engaño de Pons y Fleischmann " , que fue recibido con una ovación de pie. [55] Douglas RO Morrison , un físico que representa al CERN , fue el primero en llamar al episodio un ejemplo de ciencia patológica . [6] [56]
El 4 de mayo, debido a todas estas nuevas críticas, se cancelaron las reuniones con varios representantes de Washington. [57]
Desde el 8 de mayo, solo los resultados del tritio de A&M mantuvieron a flote la fusión en frío. [58]
En julio y noviembre de 1989, Nature publicó artículos críticos con las afirmaciones de la fusión fría. [59] [60] Los resultados negativos también se publicaron en varias otras revistas científicas, incluidas Science , Physical Review Letters y Physical Review C (física nuclear). [notas 4]
En agosto de 1989, a pesar de esta tendencia, el estado de Utah invirtió $ 4.5 millones para crear el National Cold Fusion Institute. [61]
El Departamento de Energía de los Estados Unidos organizó un panel especial para revisar la teoría y la investigación de la fusión fría. [62] El grupo especial emitió su informe en noviembre de 1989, concluyendo que los resultados a esa fecha no presentaban pruebas convincentes de que los fenómenos atribuidos a la fusión en frío pudieran generar fuentes de energía útiles. [63] El panel observó el gran número de fallas para replicar el exceso de calor y la mayor inconsistencia de los informes de los subproductos de la reacción nuclear esperados por la conjetura establecida . La fusión nuclear del tipo postulado sería incompatible con la comprensión actual y, si se verifica, requeriría que las conjeturas establecidas, tal vez incluso la teoría misma, se ampliaran de una manera inesperada. El panel estaba en contra de la financiación especial para la investigación de la fusión fría, pero apoyó la financiación modesta de "experimentos enfocados dentro del sistema de financiación general". [64] Los partidarios de la fusión en frío continuaron argumentando que la evidencia del exceso de calor era fuerte, y en septiembre de 1990 el Instituto Nacional de Fusión en Frío enumeró a 92 grupos de investigadores de 10 países diferentes que habían informado evidencia que corroboraba el exceso de calor, pero se negaron a proporcionar cualquier evidencia por su parte argumentando que podría poner en peligro sus patentes. [65] Sin embargo, la recomendación del panel no generó más financiación del DOE ni del NSF. [66] En este punto, sin embargo, el consenso académico se había movido decididamente hacia la etiqueta de fusión fría como una especie de "ciencia patológica". [8] [67]
En marzo de 1990, Michael H. Salamon, físico de la Universidad de Utah , y nueve coautores informaron resultados negativos. [68] Los profesores universitarios quedaron entonces "atónitos" cuando un abogado que representaba a Pons y Fleischmann exigió que se retractara el documento de Salamon bajo la amenaza de una demanda. El abogado luego se disculpó; Fleischmann defendió la amenaza como una reacción legítima al supuesto sesgo mostrado por los críticos de la fusión fría. [69]
A principios de mayo de 1990, uno de los dos investigadores de A&M, Kevin Wolf , reconoció la posibilidad de picos, pero dijo que la explicación más probable era la contaminación por tritio en los electrodos de paladio o simplemente la contaminación debida a un trabajo descuidado. [70] En junio de 1990, un artículo en Science del escritor científico Gary Taubes destruyó la credibilidad pública de los resultados del tritio de A&M cuando acusó al líder del grupo John Bockris ya uno de sus estudiantes de posgrado de agregar tritio a las células. [71] En octubre de 1990 Wolf finalmente dijo que los resultados se explicaban por la contaminación con tritio en las varillas. [72] Un panel de revisión de fusión fría de A&M encontró que la evidencia del tritio no era convincente y que, si bien no podían descartar los picos, los problemas de contaminación y medición eran explicaciones más probables, [texto 4] y Bockris nunca obtuvo el apoyo de su facultad para reanudar su investigación.
El 30 de junio de 1991, el Instituto Nacional de Fusión Fría cerró después de quedarse sin fondos; [73] no encontró exceso de calor, y sus informes de producción de tritio fueron recibidos con indiferencia. [74]
El 1 de enero de 1991, Pons dejó la Universidad de Utah y se fue a Europa. [74] [75] En 1992, Pons y Fleischmann reanudaron la investigación con el laboratorio IMRA de Toyota Motor Corporation en Francia. [74] Fleischmann se fue a Inglaterra en 1995, y el contrato con Pons no se renovó en 1998 después de gastar $ 40 millones sin resultados tangibles. [76] El laboratorio IMRA detuvo la investigación de fusión fría en 1998 después de gastar £ 12 millones. [3] Pons no ha hecho declaraciones públicas desde entonces, y solo Fleischmann continuó dando charlas y publicando artículos. [76]
Principalmente en la década de 1990, se publicaron varios libros que criticaban los métodos de investigación de la fusión fría y la conducta de los investigadores de la fusión fría. [77] A lo largo de los años, han aparecido varios libros que los defendían. [78] Alrededor de 1998, la Universidad de Utah ya había abandonado su investigación después de gastar más de $ 1 millón, y en el verano de 1997, Japón interrumpió la investigación y cerró su propio laboratorio después de gastar $ 20 millones. [79]
Investigación posterior
Una revisión de 1991 realizada por un proponente de la fusión fría había calculado que "unos 600 científicos" todavía estaban realizando investigaciones. [80] Después de 1991, la investigación de la fusión fría sólo continuó en relativa oscuridad, realizada por grupos que tenían cada vez más dificultades para obtener financiación pública y mantener abiertos los programas. Estos pequeños pero comprometidos grupos de investigadores de la fusión fría han continuado realizando experimentos utilizando configuraciones de electrólisis Fleischmann y Pons a pesar del rechazo de la comunidad principal. [14] [15] [81] El Boston Globe estimó en 2004 que solo había entre 100 y 200 investigadores trabajando en el campo, la mayoría sufriendo daños en su reputación y carrera. [82] Desde que terminó la principal controversia sobre Pons y Fleischmann, la investigación de la fusión fría ha sido financiada por pequeños fondos de inversión científica gubernamentales y privados en los Estados Unidos, Italia, Japón e India. Por ejemplo, se informó en Nature , en mayo de 2019, que Google había gastado aproximadamente $ 10 millones en investigación de fusión fría. Un grupo de científicos de reconocidos laboratorios de investigación (por ejemplo, MIT , Lawrence Berkeley National Lab y otros) trabajó durante varios años para establecer protocolos experimentales y técnicas de medición en un esfuerzo por reevaluar la fusión fría con un alto nivel de rigor científico. . Su conclusión informada: sin fusión fría. [83]
La investigación actual
En 2021, luego de la publicación de Nature en 2019 de hallazgos anómalos que solo podrían explicarse por alguna fusión localizada, los científicos del Centro de Guerra de Superficie Naval, División Jefe de la India, anunciaron que habían reunido a un grupo de científicos de la Armada, el Ejército y el Instituto Nacional de Estándares. y Tecnología para realizar un nuevo estudio coordinado. [12] Con pocas excepciones, los investigadores han tenido dificultades para publicar en revistas convencionales. [6] [14] [7] [15] Los investigadores restantes a menudo denominan su campo Reacciones nucleares de baja energía (LENR), Reacciones nucleares asistidas químicamente (CANR), [84] Reacciones nucleares asistidas por celosía (LANR), Ciencia nuclear de materia condensada (CMNS) o reacciones nucleares habilitadas por celosía; una de las razones es evitar las connotaciones negativas asociadas con la "fusión fría". [81] [85] Los nuevos nombres evitan tener implicaciones audaces, como dar a entender que la fusión está ocurriendo realmente. [86]
Los investigadores que continúan reconocen que las fallas en el anuncio original son la principal causa de la marginación del sujeto, y se quejan de una falta crónica de financiamiento [87] y de la falta de posibilidades de que su trabajo se publique en las revistas de mayor impacto. [88] Los investigadores universitarios a menudo no están dispuestos a investigar la fusión fría porque sus colegas los ridiculizarían y sus carreras profesionales estarían en riesgo. [89] En 1994, David Goodstein , profesor de física en Caltech , abogó por una mayor atención de los investigadores convencionales y describió la fusión fría como:
Un campo paria, expulsado por el establishment científico. Entre la fusión fría y la ciencia respetable prácticamente no hay comunicación alguna. Los artículos de fusión en frío casi nunca se publican en revistas científicas arbitradas, con el resultado de que esos trabajos no reciben el escrutinio crítico normal que requiere la ciencia. Por otro lado, debido a que los Cold-Fusioners se ven a sí mismos como una comunidad sitiada, hay pocas críticas internas. Los experimentos y las teorías tienden a aceptarse al pie de la letra, por temor a proporcionar aún más combustible a los críticos externos, si alguien fuera del grupo se molestaba en escuchar. En estas circunstancias, los chiflados prosperan, empeorando las cosas para aquellos que creen que aquí se está llevando a cabo una ciencia seria. [37]
Estados Unidos
Los investigadores de la Marina de los Estados Unidos en el Centro de Sistemas de Guerra Naval y Espacial (SPAWAR) en San Diego han estado estudiando la fusión fría desde 1989. [84] [90] En 2002 publicaron un informe de dos volúmenes, "Aspectos térmicos y nucleares del Pd / D 2 O system ", con un pedido de financiación. [91] Este y otros artículos publicados motivaron una revisión del Departamento de Energía de 2004 (DOE). [84]
Panel 2004 DOE
En agosto de 2003, el Secretario de Energía de los Estados Unidos , Spencer Abraham , ordenó al DOE que organizara una segunda revisión del campo. [92] Esto fue gracias a una carta de abril de 2003 enviada por Peter L. Hagelstein del MIT , [93] : 3 y la publicación de muchos artículos nuevos, incluido el ENEA italiano y otros investigadores en la Conferencia Internacional de Fusión Fría de 2003, [94] y un libro de dos volúmenes de US SPAWAR en 2002. [84] Se pidió a los investigadores de fusión en frío que presentaran un documento de revisión de toda la evidencia desde la revisión de 1989. El informe se publicó en 2004. Los revisores estaban "divididos aproximadamente en partes iguales" sobre si los experimentos habían producido energía en forma de calor, pero "la mayoría de los revisores, incluso aquellos que aceptaron la evidencia de un exceso de producción de energía", afirmaron que los efectos son no repetible, la magnitud del efecto no ha aumentado en más de una década de trabajo, y que muchos de los experimentos informados no estaban bien documentados. '" [92] [95] En resumen, los revisores encontraron que la evidencia de fusión fría todavía no estaba convincente 15 años después, y no recomendaron un programa de investigación federal. [92] [95] Solo recomendaron que las agencias consideren financiar estudios individuales bien pensados en áreas específicas donde la investigación "podría ser útil para resolver algunas de las controversias en el campo". [92] [95] Resumieron sus conclusiones así:
Si bien se ha logrado un progreso significativo en la sofisticación de los calorímetros desde la revisión de este tema en 1989, las conclusiones a las que llegan los revisores hoy son similares a las encontradas en la revisión de 1989.
Los revisores actuales identificaron una serie de áreas de investigación en ciencias básicas que podrían ser útiles para resolver algunas de las controversias en el campo, dos de las cuales fueron: 1) aspectos de la ciencia de los materiales de los metales deuterados utilizando técnicas modernas de caracterización, y 2) el estudio de partículas según se informa emitido a partir de láminas deuteradas utilizando aparatos y métodos de última generación. Los revisores creían que este campo se beneficiaría de los procesos de revisión por pares asociados con el envío de propuestas a las agencias y el envío de artículos a las revistas de archivo.- Informe del examen de las reacciones nucleares de baja energía, Departamento de Energía de los Estados Unidos, diciembre de 2004 [96]
Los investigadores de la fusión fría dieron un "giro más optimista" [95] al informe, señalando que finalmente estaban siendo tratados como científicos normales, y que el informe había aumentado el interés en el campo y provocó "un gran aumento en el interés por financiar la investigación de la fusión fría . " [95] Sin embargo, en un artículo de la BBC de 2009 sobre la reunión de una Sociedad Química Estadounidense sobre fusión fría, se citó al físico de partículas Frank Close afirmando que los problemas que plagaron el anuncio original de fusión fría todavía estaban ocurriendo: los resultados de los estudios aún no se han verificado de forma independiente. y los fenómenos inexplicables encontrados están siendo etiquetados como "fusión fría", incluso si no lo son, para atraer la atención de los periodistas. [87]
En febrero de 2012, el millonario Sidney Kimmel , convencido de que valía la pena invertir en la fusión fría por una entrevista del 19 de abril de 2009 con el físico Robert Duncan en el programa de noticias estadounidense 60 Minutes , [97] otorgó una subvención de $ 5,5 millones a la Universidad de Missouri para establecer el Instituto Sidney Kimmel para el Renacimiento Nuclear (SKINR). La subvención estaba destinada a apoyar la investigación de las interacciones del hidrógeno con el paladio, el níquel o el platino en condiciones extremas. [97] [98] [99] En marzo de 2013, Graham K. Hubler, un físico nuclear que trabajó para el Laboratorio de Investigación Naval durante 40 años, fue nombrado director. [100] Uno de los proyectos de SKINR es replicar un experimento de 1991 en el que un profesor asociado con el proyecto, Mark Prelas, dice que se registraron ráfagas de millones de neutrones por segundo, que se detuvo porque "su cuenta de investigación se había congelado". Afirma que el nuevo experimento ya ha visto "emisiones de neutrones a niveles similares a la observación de 1991". [101] [102]
En mayo de 2016, el Comité de Servicios Armados de la Cámara de Representantes de los Estados Unidos , en su informe sobre la Ley de Autorización de Defensa Nacional de 2017, ordenó al Secretario de Defensa que "brindara información sobre la utilidad militar de los recientes avances LENR de la base industrial de EE. UU. Servicios Armados antes del 22 de septiembre de 2016 ". [103] [104]
Italia
Desde el anuncio de Fleischmann y Pons, la agencia nacional italiana de nuevas tecnologías, energía y desarrollo económico sostenible ( ENEA ) ha financiado la investigación de Franco Scaramuzzi sobre si el exceso de calor se puede medir a partir de metales cargados con gas deuterio. [105] Dicha investigación se distribuye entre los departamentos de ENEA, laboratorios CNR , INFN , universidades y laboratorios industriales en Italia, donde el grupo continúa tratando de lograr una reproducibilidad confiable (es decir, lograr que el fenómeno ocurra en cada celda, y dentro de un cierto marco de hora). En 2006–2007, ENEA inició un programa de investigación que afirmó haber encontrado un exceso de energía de hasta el 500 por ciento, y en 2009, ENEA organizó la 15ª conferencia de fusión fría. [94] [106]
Japón
Entre 1992 y 1997, el Ministerio de Industria y Comercio Internacional de Japón patrocinó un programa de "Nueva Energía de Hidrógeno (NHE)" de 20 millones de dólares para investigar la fusión en frío. [107] Al anunciar el final del programa en 1997, el director y defensor de la investigación de la fusión en frío, Hideo Ikegami, declaró: "No pudimos lograr lo que se afirmó al principio en términos de fusión en frío. (...) Podemos". No encuentro ninguna razón para proponer más dinero para el próximo año o para el futuro ". [107] En 1999 se estableció la Sociedad Japonesa de Investigación de FQ para promover la investigación independiente sobre fusión fría que continuó en Japón. [108] La sociedad celebra reuniones anuales. [109] Quizás el investigador japonés de fusión en frío más famoso es Yoshiaki Arata , de la Universidad de Osaka, quien afirmó en una demostración producir un exceso de calor cuando se introdujo gas deuterio en una celda que contenía una mezcla de paladio y óxido de circonio, [texto 5] a afirmación apoyada por el investigador japonés Akira Kitamura de la Universidad de Kobe [110] y Michael McKubre en SRI.
India
En la década de 1990, la India detuvo su investigación en fusión fría en el Centro de Investigación Atómica de Bhabha debido a la falta de consenso entre los principales científicos y la denuncia estadounidense de la investigación. [111] Sin embargo, en 2008, el Instituto Nacional de Estudios Avanzados recomendó que el gobierno indio reviviera esta investigación. Los proyectos se iniciaron en Chennai 's Instituto Indio de Tecnología , Centro de Investigación Atómica Bhabha y el Centro Indira Gandhi de Investigación Atómica . [111] Sin embargo, todavía hay escepticismo entre los científicos y, para todos los propósitos prácticos, la investigación se ha estancado desde la década de 1990. [112] Una sección especial de la revista multidisciplinaria india Current Science publicó 33 artículos sobre fusión en frío en 2015 por importantes investigadores de la fusión en frío, incluidos varios investigadores indios. [113]
Resultados reportados
Un experimento de fusión fría generalmente incluye:
- un metal, como paladio o níquel , a granel, películas delgadas o polvo; y
- deuterio , hidrógeno o ambos, en forma de agua, gas o plasma.
Las celdas de electrólisis pueden ser de celdas abiertas o cerradas. En los sistemas de celda abierta, se permite que los productos de electrólisis, que son gaseosos, abandonen la celda. En experimentos de celda cerrada, los productos se capturan, por ejemplo, recombinando catalíticamente los productos en una parte separada del sistema experimental. Estos experimentos generalmente se esfuerzan por lograr una condición de estado estable, con el electrolito reemplazado periódicamente. También hay experimentos de "calor después de la muerte", donde se monitorea la evolución del calor después de que se apaga la corriente eléctrica.
La configuración más básica de una celda de fusión en frío consiste en dos electrodos sumergidos en una solución que contiene paladio y agua pesada. Luego, los electrodos se conectan a una fuente de energía para transmitir electricidad de un electrodo a otro a través de la solución. [114] Incluso cuando se informa calor anómalo, pueden pasar semanas antes de que comience a aparecer; esto se conoce como "tiempo de carga", el tiempo necesario para saturar el electrodo de paladio con hidrógeno (consulte la sección "Relación de carga").
Los primeros hallazgos de Fleischmann y Pons con respecto al helio, la radiación de neutrones y el tritio nunca se replicaron satisfactoriamente, y sus niveles eran demasiado bajos para la producción de calor declarada e inconsistentes entre sí. [115] Se ha informado de radiación de neutrones en experimentos de fusión fría a niveles muy bajos utilizando diferentes tipos de detectores, pero los niveles eran demasiado bajos, cercanos al fondo y se encontraron con poca frecuencia para proporcionar información útil sobre posibles procesos nucleares. [116]
Exceso de producción de calor y energía.
Una observación de exceso de calor se basa en un balance energético . Se miden continuamente varias fuentes de entrada y salida de energía. En condiciones normales, la entrada de energía puede coincidir con la salida de energía dentro del error experimental. En experimentos como los llevados a cabo por Fleischmann y Pons, una celda de electrólisis que opera de manera constante a una temperatura pasa a operar a una temperatura más alta sin aumentar la corriente aplicada. [30] Si las temperaturas más altas fueran reales, y no un artefacto experimental, el balance de energía mostraría un término no contabilizado. En los experimentos de Fleischmann y Pons, la tasa de generación de calor en exceso inferida estuvo en el rango del 10 al 20% de la entrada total, aunque la mayoría de los investigadores no pudo replicarlo de manera confiable. [117] El investigador Nathan Lewis descubrió que el exceso de calor en el artículo original de Fleischmann y Pons no se midió, sino que se estimó a partir de mediciones que no tenían ningún exceso de calor. [118]
Incapaz de producir un exceso de calor o neutrones, y con los experimentos positivos plagados de errores y dando resultados dispares, la mayoría de los investigadores declararon que la producción de calor no era un efecto real y dejaron de trabajar en los experimentos. [119] En 1993, después de su informe original, Fleischmann informó sobre experimentos de "calor después de la muerte", en los que se midió el exceso de calor después de que se apagó la corriente eléctrica suministrada a la celda electrolítica. [120] Este tipo de informe también se ha convertido en parte de reclamaciones posteriores de fusión en frío. [121]
Helio, elementos pesados y neutrones
Los casos conocidos de reacciones nucleares, además de producir energía, también producen nucleones y partículas en trayectorias balísticas fácilmente observables. En apoyo de su afirmación de que las reacciones nucleares tuvieron lugar en sus células electrolíticas, Fleischmann y Pons informaron un flujo de neutrones de 4.000 neutrones por segundo, así como la detección de tritio. La relación de ramificación clásica para reacciones de fusión previamente conocidas que producen tritio predeciría, con 1 vatio de potencia, la producción de 10 12 neutrones por segundo, niveles que habrían sido fatales para los investigadores. [122] En 2009, Mosier-Boss et al. informaron de lo que llamaron el primer informe científico de neutrones de alta energía, utilizando detectores de radiación de plástico CR-39 , [90] pero las afirmaciones no pueden validarse sin un análisis cuantitativo de neutrones. [123] [124]
Varios elementos medianos y pesados como calcio, titanio, cromo, manganeso, hierro, cobalto, cobre y zinc han sido reportados como detectados por varios investigadores, como Tadahiko Mizuno o George Miley . El informe presentado al Departamento de Energía de los Estados Unidos (DOE) en 2004 indicó que las láminas cargadas con deuterio podrían usarse para detectar productos de reacción de fusión y, aunque los revisores encontraron que la evidencia que se les presentó no era concluyente, indicaron que esos experimentos no lo hicieron. utilizar técnicas de vanguardia. [125]
En respuesta a las dudas sobre la falta de productos nucleares, los investigadores de la fusión en frío han intentado capturar y medir los productos nucleares correlacionados con el exceso de calor. [126] Se ha prestado mucha atención a la medición de la producción de 4 He. [17] Sin embargo, los niveles informados están muy cerca del fondo, por lo que no se puede descartar la contaminación por trazas de helio normalmente presentes en el aire. En el informe presentado al DOE en 2004, la opinión de los revisores estaba dividida sobre la evidencia de 4 He; con las revisiones más negativas concluyendo que aunque las cantidades detectadas estaban por encima de los niveles de fondo, estaban muy cerca de ellos y por lo tanto podrían ser causadas por la contaminación del aire. [127]
Una de las principales críticas a la fusión en frío fue que se esperaba que la fusión deuterón-deuterón en helio produjera rayos gamma, que no se observaron ni se observaron en experimentos posteriores de fusión en frío. [44] [128] Desde entonces, los investigadores de la fusión fría han afirmado encontrar rayos X, helio, neutrones [129] y transmutaciones nucleares . [130] Algunos investigadores también afirman haberlos encontrado usando solo agua ligera y cátodos de níquel. [129] El panel del DOE de 2004 expresó su preocupación por la mala calidad del marco teórico que presentaron los proponentes de la fusión en frío para explicar la falta de rayos gamma. [127]
Mecanismos propuestos
Los investigadores en el campo no están de acuerdo con una teoría para la fusión fría. [131] Una propuesta considera que el hidrógeno y sus isótopos pueden absorberse en ciertos sólidos, incluido el hidruro de paladio , a altas densidades. Esto crea una presión parcial alta, lo que reduce la separación promedio de isótopos de hidrógeno. Sin embargo, la reducción de la separación no es suficiente en un factor de diez para crear las velocidades de fusión que se afirman en el experimento original. [132] También se propuso que una mayor densidad de hidrógeno dentro del paladio y una barrera de potencial más baja podrían aumentar la posibilidad de fusión a temperaturas más bajas de lo esperado con una simple aplicación de la ley de Coulomb . Se sugirió a la comisión DOE de 2004 la selección de electrones de los núcleos de hidrógeno positivos por los electrones negativos en la red de paladio, [133] pero el panel encontró que las explicaciones teóricas no eran convincentes e inconsistentes con las teorías físicas actuales. [96]
Crítica
Las críticas a las afirmaciones de fusión en frío generalmente toman una de dos formas: ya sea señalando la inverosimilitud teórica de que las reacciones de fusión hayan ocurrido en configuraciones de electrólisis o criticando las mediciones de exceso de calor como falsas, erróneas o debidas a una metodología o controles deficientes. Hay un par de razones por las que las reacciones de fusión conocidas son una explicación poco probable del exceso de calor y las afirmaciones de fusión en frío asociadas. [texto 6]
Fuerzas de repulsión
Debido a que todos los núcleos están cargados positivamente, se repelen fuertemente entre sí. [44] Normalmente, en ausencia de un catalizador como un muón , se requieren energías cinéticas muy altas para superar esta repulsión cargada . [134] [135] Extrapolando las tasas de fusión conocidas, la tasa de fusión no catalizada a temperatura ambiente sería 50 órdenes de magnitud menor que la necesaria para tener en cuenta el exceso de calor informado. [136] En la fusión catalizada por muones hay más fusiones porque la presencia del muón hace que los núcleos de deuterio estén 207 veces más cerca que en el gas deuterio ordinario. [137] Pero los núcleos de deuterio dentro de una red de paladio están más separados que en el gas deuterio, y debería haber menos reacciones de fusión, no más. [132]
Paneth y Peters en la década de 1920 ya sabían que el paladio puede absorber hasta 900 veces su propio volumen de gas hidrógeno, almacenándolo a varios miles de veces la presión atmosférica . [138] Esto les llevó a creer que podrían aumentar la velocidad de fusión nuclear simplemente cargando barras de paladio con gas hidrógeno. [138] Tandberg luego intentó el mismo experimento pero usó la electrólisis para hacer que el paladio absorbiera más deuterio y forzara al deuterio a unirse más dentro de las barras, anticipando así los elementos principales del experimento de Fleischmann y Pons. [138] [24] Todos esperaban que los pares de núcleos de hidrógeno se fusionaran para formar helio, que en ese momento se necesitaba en Alemania para llenar zepelines , pero nunca se encontró evidencia de helio o de una mayor velocidad de fusión. [138]
Esta fue también la creencia del geólogo Palmer, quien convenció a Steven Jones de que el helio-3 que se produce naturalmente en la Tierra quizás provenía de la fusión que involucraba isótopos de hidrógeno dentro de catalizadores como el níquel y el paladio. [139] Esto llevó a su equipo en 1986 a realizar de forma independiente la misma configuración experimental que Fleischmann y Pons (un cátodo de paladio sumergido en agua pesada, que absorbe el deuterio mediante electrólisis). [140] Fleischmann y Pons tenían la misma creencia, [141] pero calcularon que la presión era de 10 27 atmósferas, cuando los experimentos de fusión fría solo logran una relación de carga de uno a uno, que solo tiene entre 10,000 y 20,000 atmósferas. [texto 7] John R. Huizenga dice que habían malinterpretado la ecuación de Nernst , llevándolos a creer que había suficiente presión para acercar tanto a los deuterones entre sí que habría fusiones espontáneas. [142]
Falta de productos de reacción esperados
La fusión de deuterón convencional es un proceso de dos pasos, [texto 6] en el que se forma un intermediario inestable de alta energía:
- D + D → 4 He * + 24 MeV
Los experimentos han observado solo tres vías de desintegración para este núcleo en estado excitado, y la relación de ramificación muestra la probabilidad de que cualquier intermedio dado siga una vía particular. [texto 6] Los productos que se forman a través de estas vías de desintegración son:
- 4 He * → n + 3 He + 3,3 MeV ( relación = 50%)
- 4 He * → p + 3 H + 4.0 MeV (relación = 50%)
- 4 He * → 4 He + γ + 24 MeV (relación = 10 −6 )
Solo alrededor de uno en un millón de los intermediarios se descomponen a lo largo de la tercera vía, lo que hace que sus productos sean comparativamente raros en comparación con las otras vías. [44] Este resultado es consistente con las predicciones del modelo de Bohr . [texto 8] Si un vatio (1 W = 1 J / s; 1 J = 6.242 × 10 18 eV = 6.242 × 10 12 MeV ya que 1 eV = 1.602 × 10 −19 joule) de energía nuclear se produjera a partir de ~ 2.2575 × 10 11 reacciones individuales de fusión de deuterón cada segundo consistentes con relaciones de ramificación conocidas, la producción de neutrones y tritio ( 3 H) resultante se mediría fácilmente. [44] [143] Algunos investigadores informaron haber detectado 4 He pero sin la producción esperada de neutrones o tritio; Tal resultado requeriría proporciones de ramificación que favorecieran fuertemente la tercera vía, con las tasas reales de las dos primeras vías más bajas en al menos cinco órdenes de magnitud que las observaciones de otros experimentos, contradiciendo directamente las probabilidades de ramificación tanto predichas teóricamente como observadas. [texto 6] Esos informes de producción de 4 He no incluían la detección de rayos gamma , lo que requeriría que se cambiara la tercera vía de alguna manera para que ya no se emitieran rayos gamma. [texto 6]
La velocidad conocida del proceso de desintegración junto con el espaciado interatómico en un cristal metálico hace que la transferencia de calor del exceso de energía de 24 MeV a la red del metal anfitrión antes de la desintegración del intermediario sea inexplicable en términos de los conceptos convencionales de transferencia de impulso y energía. , [144] e incluso entonces habría niveles medibles de radiación. [145] Además, los experimentos indican que las proporciones de fusión de deuterio permanecen constantes a diferentes energías. [146] En general, la presión y el entorno químico solo provocan pequeños cambios en las relaciones de fusión. [146] Una de las primeras explicaciones invocaba el proceso de Oppenheimer-Phillips a bajas energías, pero su magnitud era demasiado pequeña para explicar las proporciones alteradas. [147]
Configuración de experimentos
Las configuraciones de fusión en frío utilizan una fuente de alimentación de entrada (para proporcionar aparentemente energía de activación ), un electrodo del grupo del platino , una fuente de deuterio o hidrógeno, un calorímetro y, a veces, detectores para buscar subproductos como helio o neutrones. Los críticos se han opuesto de diversas maneras a cada uno de estos aspectos y han afirmado que todavía no ha habido una reproducción coherente de los supuestos resultados de la fusión en frío ni en la producción de energía ni en los subproductos. Algunos investigadores de fusión en frío que afirman que pueden medir consistentemente un efecto de exceso de calor han argumentado que la aparente falta de reproducibilidad podría atribuirse a una falta de control de calidad en el metal del electrodo o la cantidad de hidrógeno o deuterio cargados en el sistema. Los críticos también se han mostrado en desacuerdo con lo que describen como errores o errores de interpretación que los investigadores de la fusión fría han cometido en los análisis de calorimetría y los presupuestos de energía. [ cita requerida ]
Reproducibilidad
En 1989, después de que Fleischmann y Pons hicieran sus afirmaciones, muchos grupos de investigación intentaron reproducir el experimento de Fleischmann-Pons, sin éxito. Sin embargo, algunos otros grupos de investigación informaron reproducciones exitosas de fusión fría durante este tiempo. En julio de 1989, un grupo indio del Centro de Investigación Atómica Bhabha ( PK Iyengar y M. Srinivasan) y en octubre de 1989, el grupo de John Bockris de la Universidad Texas A&M informó sobre la creación del tritio. En diciembre de 1990, el profesor Richard Oriani de la Universidad de Minnesota informó un exceso de calor. [148]
Los grupos que informaron éxitos encontraron que algunas de sus células estaban produciendo el efecto, mientras que otras células que se construyeron exactamente igual y utilizaron los mismos materiales no produjeron el efecto. [149] Los investigadores que continuaron trabajando en el tema han afirmado que a lo largo de los años se han realizado muchas réplicas exitosas, pero aún tienen problemas para obtener réplicas confiables. [150] La reproducibilidad es uno de los principios fundamentales del método científico, y su falta llevó a la mayoría de los físicos a creer que los pocos informes positivos podrían atribuirse a errores experimentales. [149] [texto 9] El informe de 2004 del DOE dijo entre sus conclusiones y recomendaciones:
Por lo general, se afirma que los nuevos descubrimientos científicos son coherentes y reproducibles; como resultado, si los experimentos no son complicados, el descubrimiento generalmente se puede confirmar o refutar en unos pocos meses. Las afirmaciones de la fusión fría, sin embargo, son inusuales en el sentido de que incluso los defensores más firmes de la fusión fría afirman que los experimentos, por razones desconocidas, no son consistentes y reproducibles en la actualidad. (...) Las inconsistencias internas y la falta de previsibilidad y reproducibilidad siguen siendo preocupaciones graves. (...) El Panel recomienda que los esfuerzos de investigación de fusión fría en el área de producción de calor se concentren principalmente en confirmar o refutar los informes de exceso de calor. [96]
Relación de carga
Los investigadores de fusión en frío ( McKubre desde 1994, [150] ENEA en 2011 [94] ) han especulado que una celda cargada con una proporción deuterio / paladio inferior al 100% (o 1: 1) no producirá un exceso de calor. [150] Dado que la mayoría de las réplicas negativas de 1989 a 1990 no informaron sus proporciones, esto se ha propuesto como una explicación de la reproducibilidad fallida. [150] Esta relación de carga es difícil de obtener y algunos lotes de paladio nunca la alcanzan porque la presión provoca grietas en el paladio, lo que permite que escape el deuterio. [150] Fleischmann y Pons nunca revelaron la relación deuterio / paladio lograda en sus células, [151] ya no hay lotes del paladio utilizados por Fleischmann y Pons (porque el proveedor ahora usa un proceso de fabricación diferente), [150] y los investigadores todavía tienen problemas para encontrar lotes de paladio que logren la producción de calor de manera confiable. [150]
Mala interpretación de los datos
Algunos grupos de investigación informaron inicialmente que habían replicado los resultados de Fleischmann y Pons, pero luego se retractaron de sus informes y ofrecieron una explicación alternativa de sus resultados positivos originales. Un grupo de Georgia Tech encontró problemas con su detector de neutrones y Texas A&M descubrió un cableado defectuoso en sus termómetros. [152] Estas retractaciones, combinadas con los resultados negativos de algunos laboratorios famosos, [6] llevaron a la mayoría de los científicos a concluir, ya en 1989, que ningún resultado positivo debería atribuirse a la fusión fría. [152] [153]
Errores de calorimetría
El cálculo del exceso de calor en las celdas electroquímicas implica ciertos supuestos. [154] Se han ofrecido errores en estos supuestos como explicaciones no nucleares del exceso de calor.
Una suposición hecha por Fleischmann y Pons es que la eficiencia de la electrólisis es casi del 100%, lo que significa que casi toda la electricidad aplicada a la celda resultó en electrólisis del agua, con un calentamiento resistivo insignificante y sustancialmente todo el producto de electrólisis dejando la celda sin cambios. [30] Esta suposición da la cantidad de energía gastada para convertir el D 2 O líquido en D 2 y O 2 gaseosos . [155] La eficiencia de la electrólisis es menor que uno si el hidrógeno y el oxígeno se recombinan en un grado significativo dentro del calorímetro. Varios investigadores han descrito los posibles mecanismos por los cuales este proceso podría ocurrir y, por lo tanto, explica el exceso de calor en los experimentos de electrólisis. [156] [157] [158]
Otro supuesto es que la pérdida de calor del calorímetro mantiene la misma relación con la temperatura medida que se encontró al calibrar el calorímetro. [30] Esta suposición deja de ser precisa si la distribución de temperatura dentro de la celda se altera significativamente de la condición bajo la cual se realizaron las mediciones de calibración. [159] Esto puede suceder, por ejemplo, si la circulación de fluidos dentro de la célula se altera significativamente. [160] [161] La recombinación de hidrógeno y oxígeno dentro del calorímetro también alteraría la distribución del calor e invalidaría la calibración. [158] [162] [163]
Publicaciones
El ISI identificó la fusión fría como el tema científico con mayor número de artículos publicados en 1989, de todas las disciplinas científicas. [164] El premio Nobel Julian Schwinger se declaró partidario de la fusión fría en el otoño de 1989, después de que gran parte de la respuesta a los informes iniciales se volviera negativa. Trató de publicar su artículo teórico "Cold Fusion: A Hypothesis" en Physical Review Letters , pero los revisores lo rechazaron con tanta dureza que se sintió profundamente insultado y renunció a la American Physical Society (editor de PRL ) en protesta. [165] [166]
El número de artículos disminuyó drásticamente después de 1990 debido a dos fenómenos simultáneos: primero, los científicos abandonaron el campo; en segundo lugar, los editores de revistas se negaron a revisar nuevos artículos. En consecuencia, la fusión fría cayó de las listas de ISI. [164] [167] Los investigadores que obtuvieron resultados negativos dieron la espalda al campo; aquellos que continuaron publicando fueron simplemente ignorados. [168] Un artículo de 1993 en Physics Letters A fue el último artículo publicado por Fleischmann, y "uno de los últimos informes [de Fleischmann] en ser cuestionado formalmente por motivos técnicos por un escéptico de la fusión fría". [texto 10]
El Journal of Fusion Technology (FT) estableció una función permanente en 1990 para los artículos de fusión en frío, publicando más de una docena de artículos por año y brindando una salida principal para los investigadores de la fusión en frío. Cuando el editor en jefe George H. Miley se jubiló en 2001, la revista dejó de aceptar nuevos artículos de fusión en frío. [167] Esto se ha citado como un ejemplo de la importancia de las personas influyentes que simpatizan con la publicación de artículos de fusión en frío en determinadas revistas. [167]
El declive de las publicaciones sobre fusión fría se ha descrito como una "epidemia de información fallida". [texto 11] El repentino aumento de partidarios hasta que aproximadamente el 50% de los científicos apoyan la teoría, seguido de una disminución hasta que solo hay un número muy pequeño de partidarios, se ha descrito como una característica de la ciencia patológica . [texto 12] [notas 5] La falta de un conjunto compartido de conceptos y técnicas unificadoras ha impedido la creación de una densa red de colaboración en el campo; los investigadores realizan esfuerzos en sus propias direcciones y en direcciones dispares, lo que dificulta la transición a la ciencia "normal". [169]
Los informes de fusión en frío continuaron publicándose en un pequeño grupo de revistas especializadas como Journal of Electroanalytical Chemistry e Il Nuovo Cimento . Algunos artículos también aparecieron en Journal of Physical Chemistry , Physics Letters A , International Journal of Hydrogen Energy y en varias revistas japonesas y rusas de física, química e ingeniería. [167] Desde 2005, Naturwissenschaften publica artículos sobre fusión en frío; en 2009, la revista nombró a un investigador de fusión fría para su consejo editorial. En 2015, la revista multidisciplinaria india Current Science publicó una sección especial dedicada exclusivamente a artículos relacionados con la fusión en frío. [113]
En la década de 1990, los grupos que continuaron investigando la fusión fría y sus partidarios establecieron publicaciones periódicas (sin revisión por pares) como Fusion Facts , Cold Fusion Magazine , Infinite Energy Magazine y New Energy Times para cubrir los desarrollos en la fusión fría y otras afirmaciones marginales. en la producción de energía que fueron ignorados en otros lugares. Internet también se ha convertido en un importante medio de comunicación y autoedición para los investigadores de la FQ. [170]
Conferencias
Durante muchos años, los investigadores de la fusión en frío no pudieron conseguir la aceptación de artículos en reuniones científicas, lo que provocó la creación de sus propias conferencias. La primera Conferencia Internacional sobre Fusión Fría (ICCF) se celebró en 1990 y desde entonces se ha reunido cada 12 a 18 meses. Se describió que los asistentes a algunas de las primeras conferencias no ofrecían críticas a los artículos y presentaciones por temor a dar municiones a los críticos externos, [171] permitiendo así la proliferación de chiflados y obstaculizando la conducción de la ciencia seria. [37] [notas 6] Los críticos y escépticos dejaron de asistir a estas conferencias, con la notable excepción de Douglas Morrison, [172] que murió en 2001. Con la fundación en 2004 de la Sociedad Internacional para la Ciencia Nuclear de Materia Condensada (ISCMNS), [ 173] la conferencia pasó a llamarse Conferencia Internacional sobre Ciencias Nucleares de Materia Condensada [81] [85] [174] - por razones que se detallan en la sección de investigación posterior anterior - pero volvió a su antiguo nombre en 2008. [175] Fusión fría Los proponentes a menudo hacen referencia a la investigación como "reacciones nucleares de baja energía", o LENR, [87] pero según el sociólogo Bart Simon, la etiqueta de "fusión fría" sigue cumpliendo una función social en la creación de una identidad colectiva para el campo. [81]
Desde 2006, la Sociedad Estadounidense de Física (APS) ha incluido sesiones de fusión en frío en sus reuniones semestrales, aclarando que esto no implica un ablandamiento del escepticismo. [176] [177] Desde 2007, las reuniones de la American Chemical Society (ACS) también incluyen "simposios invitados" sobre fusión en frío. [178] Un presidente del programa de la AEC dijo que sin un foro adecuado el asunto nunca se discutiría y, "con el mundo enfrentando una crisis energética, vale la pena explorar todas las posibilidades". [177]
Los días 22 y 25 de marzo de 2009, la reunión de la American Chemical Society incluyó un simposio de cuatro días junto con el vigésimo aniversario del anuncio de la fusión en frío. Investigadores que trabajan en el Centro de Sistemas de Guerra Espacial y Naval de la Armada de los Estados Unidos (SPAWAR) informaron la detección de neutrones energéticos utilizando una configuración de electrólisis de agua pesada y un detector CR-39 , [16] [114] un resultado previamente publicado en Naturwissenschaften . [123] Los autores afirman que estos neutrones son indicativos de reacciones nucleares; [179] sin un análisis cuantitativo del número, la energía y el tiempo de los neutrones y la exclusión de otras fuentes potenciales, es poco probable que esta interpretación encuentre aceptación por parte de la comunidad científica en general. [123] [124]
Patentes
Aunque los detalles no han salido a la luz, parece que la Universidad de Utah obligó al anuncio de Fleischmann y Pons del 23 de marzo de 1989 a establecer prioridad sobre el descubrimiento y sus patentes antes de la publicación conjunta con Jones. [33] El Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) anunció el 12 de abril de 1989 que había solicitado sus propias patentes basándose en el trabajo teórico de uno de sus investigadores, Peter L. Hagelstein , que había estado enviando artículos a revistas del 5 al 12 Abril. [180] El 2 de diciembre de 1993, la Universidad de Utah otorgó todas sus patentes de fusión en frío a ENECO, una nueva empresa creada para beneficiarse de los descubrimientos de la fusión en frío, [181] y en marzo de 1998 dijo que dejaría de defender sus patentes. [79]
La Oficina de Patentes y Marcas de los Estados Unidos (USPTO) ahora rechaza las patentes que reclaman la fusión en frío. [93] Esther Kepplinger, subcomisionada de patentes en 2004, dijo que esto se hizo usando el mismo argumento que con las máquinas de movimiento perpetuo : que no funcionan. [93] Se requieren solicitudes de patente para demostrar que la invención es "útil", y esta utilidad depende de la capacidad de funcionamiento de la invención. [182] En general, los rechazos de la USPTO por el único motivo de que la invención es "inoperante" son raros, ya que dichos rechazos deben demostrar "prueba de incapacidad total", [182] y los casos en los que esos rechazos se confirman en un tribunal federal son incluso Más raro: sin embargo, en 2000, el rechazo de una patente de fusión en frío fue apelado en un Tribunal Federal y fue confirmado, en parte debido a que el inventor no pudo demostrar la utilidad de la invención. [182] [notas 7]
Una patente de EE. UU. Aún podría otorgarse cuando se le dé un nombre diferente para disociarla de la fusión en frío, [183] aunque esta estrategia ha tenido poco éxito en los EE. UU.: Las mismas afirmaciones que necesitan ser patentadas pueden identificarla con la fusión en frío, y de estas patentes no puede evitar mencionar la investigación de Fleischmann y Pons debido a restricciones legales, alertando así al revisor de la patente de que se trata de una patente relacionada con la fusión en frío. [183] David Voss dijo en 1999 que la USPTO ha concedido algunas patentes que se asemejan mucho a los procesos de fusión en frío y que utilizan materiales utilizados en la fusión en frío. [184] El inventor de tres de esas patentes tuvo sus solicitudes inicialmente rechazadas cuando fueron revisadas por expertos en ciencia nuclear; pero luego reescribió las patentes para enfocarse más en las partes electroquímicas para que fueran revisadas por expertos en electroquímica, quienes las aprobaron. [184] [185] Cuando se le preguntó acerca del parecido con la fusión fría, el titular de la patente dijo que utilizaba procesos nucleares que implican "nueva física nuclear" no relacionada con la fusión fría. [184] Melvin Miles recibió en 2004 una patente para un dispositivo de fusión en frío, y en 2007 describió sus esfuerzos para eliminar todos los casos de "fusión en frío" de la descripción de la patente para evitar que se rechazara por completo. [186]
La Oficina Europea de Patentes ha concedido al menos una patente relacionada con la fusión en frío . [187]
Una patente solo impide legalmente que otros utilicen o se beneficien de la propia invención. Sin embargo, el público en general percibe una patente como un sello de aprobación, y un titular de tres patentes de fusión en frío dijo que las patentes eran muy valiosas y habían ayudado a conseguir inversiones. [184]
Referencias culturales
Una película de 1990 de Michael Winner Bullseye! , protagonizada por Michael Caine y Roger Moore , hizo referencia al experimento de Fleischmann y Pons. La película, una comedia, se refería a estafadores que intentaban robar los supuestos hallazgos de los científicos. Sin embargo, la película tuvo una mala recepción, descrita como "terriblemente sin gracia". [188]
En Undead Science , el sociólogo Bart Simon da algunos ejemplos de fusión fría en la cultura popular, diciendo que algunos científicos usan la fusión fría como sinónimo de afirmaciones escandalosas hechas sin pruebas de apoyo, [189] y los cursos de ética en la ciencia lo dan como ejemplo. de la ciencia patológica. [189] Ha aparecido como una broma en Murphy Brown y Los Simpson . [189] Fue adoptado como un producto de software con el nombre de Adobe ColdFusion y una marca de barras de proteína (Cold Fusion Foods). [189] También ha aparecido en la publicidad como sinónimo de ciencia imposible, por ejemplo, un anuncio de 1995 de Pepsi Max . [189]
La trama de The Saint , una película de acción y aventuras de 1997, es paralela a la historia de Fleischmann y Pons, aunque con un final diferente. [189] La película podría haber afectado la percepción pública de la fusión fría, empujándola más hacia el ámbito de la ciencia ficción. [189]
En el episodio de DC's Legends of Tomorrow "No es país para viejos papás", Ray Palmer teoriza que la fusión fría podría reparar el Tótem de Fuego destrozado, si no fuera solo teórico. [190]
Ver también
- Fusión de burbujas
- Fisión fría
- Catalizador de energía (E-cat)
- Efecto de eficiencia de Faraday
- Increíble utilidad (concepto de patente)
- Fusión catalizada por muones
- Transmutación nuclear
- Celda de energía de Patterson
- Fusión piroeléctrica
- Teoría de Widom-Larsen
Notas explicatorias
- ↑ Por ejemplo, en 1989, The Economist publicó un editorial que el "asunto" de la fusión fría era "exactamente de lo que debería tratar la ciencia". [35]
- ↑ El 26 de enero de 1990, la revista Nature rechazó el artículo de Oriani, citando la falta de cenizas nucleares y la dificultad general que otros tenían en la reproducción. Beaudette 2002 , pág. 183 Posteriormente se publicó en Fusion Technology . Oriani y col. 1990 , págs. 652–662
- ^ Taubes 1993 , pp. 228-229, 255 "(...) de hecho existen diferencias químicas entre el agua pesada y ligera, especialmente una vez que se añade litio, como sucedía en el electrolito de Pons-Fleischmann. literatura desde 1958. Parece que la conductividad eléctrica del agua pesada con litio es considerablemente menor que la del agua ligera con litio. Y esta diferencia es más que suficiente para dar cuenta de que la celda de agua pesada se calienta más (...) (citando un miembro del grupo A&M) 'están cometiendo el mismo error que nosotros' "
- ^ Por ejemplo:
- Miskelly GM, Heben MJ, Kumar A, Penner RM, Sailor MJ, Lewis NL (1989), "Análisis de la evidencia calorimétrica publicada para la fusión electroquímica de deuterio en paladio", Science , 246 (4931): 793–796, Bibcode : 1989Sci ... 246..793M , doi : 10.1126 / science.246.4931.793 , PMID 17748706 , S2CID 42943868
- Aberdam D, Avenier M, Bagieu G, Bouchez J, Cavaignac JF, Collot J, et al. (1990), "Límites en la emisión de neutrones después de la absorción de deuterio en paladio y titanio", Phys. Rev. Lett. , 65 (10): 1196–1199, Bibcode : 1990PhRvL..65.1196A , doi : 10.1103 / PhysRevLett.65.1196 , PMID 10042199
- Price PB, Barwick SW, Williams WT, Porter JD (1989), "Búsqueda de la emisión de partículas cargadas energéticamente a partir de láminas deuteradas de Ti y Pd" , Phys. Rev. Lett. , 63 (18): 1926-1929, Bibcode : 1989PhRvL..63.1926P , doi : 10.1103 / PhysRevLett.63.1926 , PMID 10040716
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Citas con citas u otro texto adicional
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- ^ La Universidad Brigham Young descubrió la solicitud de patente de Tandberg de 1927 y la mostró como prueba de que la Universidad de Utah no tenía prioridad para el descubrimiento de la fusión fría, citada en Wilford 1989
- ↑ Taubes 1993 , pp. 225-226, 229-231 "[p. 225] Como los del MIT o Harvard o Caltech, y el anuncio oficial de la Universidad de Stanford no es algo que deba tomarse a la ligera. (...) [p. 230 ] Con la noticia de Stanford, la situación, como dijo un funcionario del Departamento de Energía, "había llegado a un punto crítico". El departamento había hecho que los administradores de su laboratorio enviaran emisarios a Washington de inmediato. (...) el secretario de energía , había hecho la búsqueda de la fusión fría máxima prioridad del departamento (...) los laboratorios del gobierno tenía vía libre [ sic ] para proseguir su investigación de la fusión fría, Ianniello dijo, para su uso todos los recursos que necesitaban, y el DOE cubriría los gastos. (...) [p. 231] Si bien Huggins pudo haber parecido el salvador de la fusión fría, sus resultados también lo convirtieron a él, ya Stanford, en un competidor principal [del MIT] por patentes y derechos ", Close 1992 , págs. . 184, 250 "[p. 184] El único apoyo para Fleischmann y Pons [en las audiencias del congreso estadounidense del 26 de abril] provino de Robert Huggins (. ..) [pag. 250] La Embajada Británica en Washington envió rápidamente la noticia de los procedimientos a la Oficina del Gabinete y al Departamento de Energía de Londres. (...) señalando que las mediciones de calor de Huggin prestaron algún apoyo, pero que no había verificado la radiación, y también enfatizando que ninguno de los laboratorios del gobierno de los Estados Unidos había logrado replicar el efecto ", Huizenga 1993 , p. 56" De los oradores anteriores (en las audiencias del Congreso de Estados Unidos) sólo Huggins apoyaron la afirmación de Fleischmann-Pons de exceso de calor ".
- ^ Taubes 1993 , págs. 418–420 "Si bien no es posible para nosotros excluir categóricamente el pico como una posibilidad, en nuestra opinión, esa posibilidad es mucho menos probable que la de la contaminación inadvertida u otros factores explicados en las mediciones". , Huizenga 1993 , págs. 128-129
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- ^ Close 1992 , págs. 257-258, Huizenga 1993 , págs. 33, 47-48, 79, 99-100, 207, 216 "Al comparar la carga de cátodo de deuterio en paladio con carga de gas para una relación D7Pd de unidad, uno obtiene una presión equivalente de 1.5x10 4 atmósferas, un valor de más de 20 órdenes de magnitud (10 20 ) menor que la presión declarada por Fleischmann-Pons. ", Huizenga también cita US DOE 2004 , pp. 33-34 en el capítulo IV. Caracterización de materiales: D. Parámetros de materiales 'relevantes': 2. Presión de confinamiento, que tiene una explicación similar.
- ^ Huizenga 1993 , págs. 6-7, 35-36 "[página 7] Este resultado experimental bien establecido es consistente con el modelo de Bohr, que predice que el núcleo compuesto decae predominantemente por emisión de partículas [dos primeras ramas], a diferencia de captura radiactiva [tercera rama], siempre que sea energéticamente posible ".
- ^ Reger, Goode & Ball 2009 , págs. 814–815 "Después de varios años y múltiples experimentos de numerosos investigadores, la mayoría de la comunidad científica ahora considera que las afirmaciones originales no están respaldadas por la evidencia. [De la leyenda de la imagen] Prácticamente todos los experimentos que intentaron replicar sus afirmaciones fracasó. La fusión en frío electroquímica se considera ampliamente desacreditada ".
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enlaces externos
- Fusión fría en Curlie
- International Society for Condensed Matter Nuclear Science (iscmns.org), organiza las conferencias de la ICCF y publica el Journal of Condensed Matter Nuclear Science . Ver: library.htm de artículos y actas publicados.
- Fenómenos y aplicaciones potenciales de reacciones nucleares de baja energía (LENR) : informe del Centro de guerra de superficie naval NSWCDD-PN-15-0040 por Louis F. DeChiaro, PhD, 23 de septiembre de 2015
- Número actual de Science del 25 de febrero de 2015 : dedicado a LENR; contiene 34 artículos, en su mayoría artículos de revisión.