Το Cold fusion επιστρέφει επιστημονικά

Νωρίτερα φέτος, η ARPA-E, μια κυβερνητική υπηρεσία των ΗΠΑ αφιερωμένη στη χρηματοδότηση προηγμένης ενεργειακής έρευνας,

ανακοινώθηκε

μια χούφτα επιχορηγήσεις για ένα πεδίο που αποκαλεί «πυρηνικές αντιδράσεις χαμηλής

ενέργεια

ς», ή LENR. Οι περισσότεροι επιστήμονες πιθανότατα δεν έλαβαν υπόψη την είδηση. Όμως, για μια μικρή ομάδα από αυτούς, η ανακοίνωση σήμανε δικαίωση για την ειδικότητά τους: ψυχρή σύντηξη.

Η ψυχρή σύντηξη, πιο γνωστή από τους επαγγελματίες της ως LENR, είναι η επιστήμη —ή, ίσως, η τέχνη— της συγχώνευσης των ατομικών πυρήνων και, ιδανικά, της αξιοποίησης της ενέργειας που προκύπτει. Όλα αυτά συμβαίνουν χωρίς τις απίστευτες θερμοκρασίες, της κλίμακας των εκατομμυρίων βαθμών, που χρειάζεστε για την «παραδοσιακή» σύντηξη. Σε έναν ονειρικό κόσμο, η επιτυχημένη ψυχρή σύντηξη θα μπορούσε να μας προσφέρει μια απεριόριστη παροχή καθαρής, εύκολα προσβάσιμης ενέργειας.

Όσο δελεαστικό κι αν ακούγεται, τα τελευταία 30 χρόνια, η ψυχρή σύντηξη ήταν σε μεγάλο βαθμό ένα ξεχασμένο φάσμα μιας από τις πιο διαβόητες διαμάχες της επιστήμης, όταν ένα ζευγάρι χημικών το 1989 ισχυρίστηκε ότι πέτυχε το κατόρθωμα – το οποίο κανείς άλλος δεν μπορούσε να αντιγράψει. Δεν υπάρχει ακόμα γενικά αποδεκτή θεωρία που να υποστηρίζει την ψυχρή σύντηξη. πολλοί εξακολουθούν να αμφιβάλλουν ότι είναι καθόλου δυνατό. Αλλά όσοι φυσικοί και μηχανικοί εργάζονται στο LENR πιστεύουν ότι οι νέες επιχορηγήσεις είναι ένα σημάδι ότι ο τομέας τους λαμβάνεται σοβαρά υπόψη μετά από δεκαετίες στην έρημο.

«Είχε μια κακή αρχή και μια κακή φήμη», πιστεύει

Ντέιβιντ Νάγκελ

μηχανικός στο Πανεπιστήμιο Τζορτζ Ουάσιγκτον, «και στη συνέχεια, με τα χρόνια που μεσολάβησαν, τα στοιχεία συσσωρεύτηκαν».

[Related: Physicists want to create energy like stars do. These two ways are their best shot.]

Η ανάφλεξη της σύντηξης περιλαμβάνει το πάτημα των καρδιών των ατόμων μαζί, δημιουργώντας μεγαλύτερους πυρήνες και μια πηγή ενέργειας. Αυτό δεν είναι εύκολο. Τα πρωτόνια μέσα σε έναν πυρήνα του δίνουν θετικό φορτίο και οι ίδιοι φορτισμένοι πυρήνες απωθούν ηλεκτρικά ο ένας τον άλλον. Οι φυσικοί πρέπει να αναγκάσουν τα άτομα να συντρίψουν ούτως ή άλλως.

Κανονικά, η υπέρβαση αυτού του ορίου χρειάζεται μια τεράστια ποσότητα ενέργειας, γι’ αυτό τα αστέρια, όπου η σύντηξη συμβαίνει φυσικά, και τα πειράματα στη Γη φτάνουν σε ακραία θερμότητα. Αλλά τι θα γινόταν αν υπήρχε ένας άλλος τρόπος χαμηλότερης θερμοκρασίας;

Οι επιστήμονες είχαν θεωρητικοποιήσει τέτοιες μεθόδους από τις αρχές του 20ου αιώνα, και είχαν βρει μερικές

κουραστικούς, εξαιρετικά αναποτελεσματικούς τρόπους

. Αλλά στη δεκαετία του 1980, δύο χημικοί νόμιζαν ότι είχαν κάνει μια μέθοδο να λειτουργήσει με μεγάλη επιτυχία.

Το δίδυμο, ο Martin Fleischmann και ο Stanley Pons, είχαν τοποθετήσει το πολύτιμο μέταλλο παλλάδιο σε ένα λουτρό με βαρύ νερό: μια μορφή H

₂

O του οποίου τα άτομα υδρογόνου έχουν ένα επιπλέον νετρόνιο, μια μορφή γνωστή ως δευτέριο, που χρησιμοποιείται συνήθως στην πυρηνική επιστήμη. Όταν οι Fleischmann και Pons άνοιξαν ένα ηλεκτρικό ρεύμα μέσω της συσκευής τους και την άφησαν να λειτουργεί, άρχισαν να βλέπουν απότομες αιχμές θερμότητας, όπως ισχυρίστηκαν, και σωματίδια όπως τα νετρόνια.

Αυτές οι αιχμές θερμότητας και τα σωματίδια, σύμφωνα με αυτούς, δεν θα μπορούσαν να εξηγηθούν με καμία χημική διαδικασία. Αυτό που θα μπορούσε να τους εξηγήσει ήταν οι πυρήνες δευτερίου του βαρέος νερού που συντήκονταν, όπως θα συνέβαιναν σε ένα αστέρι.

Εάν οι Fleischmann και Pons είχαν δίκιο, η σύντηξη θα μπορούσε να επιτευχθεί σε θερμοκρασία δωματίου σε ένα σχετικά βασικό εργαστήριο χημείας. Αν νομίζετε ότι αυτό ακούγεται πολύ καλό για να είναι αληθινό, δεν είστε μόνοι. Όταν το ζευγάρι ανακοίνωσε τα αποτελέσματά του το 1989, αυτό που ακολούθησε ήταν μια από τις πιο θεαματικές καταιγίδες στην ιστορία της σύγχρονης επιστήμης. Επιστήμονες μετά από επιστήμονες προσπάθησαν να αναδημιουργήσουν το πείραμά τους και κανείς δεν μπορούσε να αναπαράγει αξιόπιστα τα αποτελέσματά τους.

[Related: Nuclear power’s biggest problem could have a small solution]

Pons και Fleischmann

θυμούνται

ως απατεώνες. Πιθανότατα δεν βοήθησε το γεγονός ότι ήταν χημικοί που προσπαθούσαν να αφήσουν ένα σημάδι σε ένα πεδίο όπου κυριαρχούσαν οι φυσικοί. Ό,τι και αν είχαν δει, η «ψυχρή σύντηξη» βρέθηκε στο περιθώριο της επιστήμης.

Ωστόσο, στη σκιά, τα πειράματα LENR συνεχίστηκαν. (Μερικοί ερευνητές δοκίμασαν παραλλαγές στα θέματα των Fleischmann και Pons. Άλλοι, ειδικά στην Ιαπωνία,

αναζήτησε

Το LENR ως μέσο καθαρισμού των πυρηνικών αποβλήτων μετατρέποντας ραδιενεργά ισότοπα σε λιγότερο επικίνδυνα.) Μερικά πειράματα έδειξαν παραξενιές όπως η υπερβολική θερμότητα ή τα σωματίδια άλφα—ανωμαλίες που θα μπορούσαν να εξηγηθούν καλύτερα εάν οι ατομικοί πυρήνες αντιδρούσαν στα παρασκήνια.

«Το πεδίο LENR με κάποιο τρόπο, ως εκ θαύματος, λόγω των πεποιθήσεων όλων αυτών των ανθρώπων που εμπλέκονται, έχει μείνει ζωντανό και συνεχίζει εδώ και 30 χρόνια», λέει.

Τζόνα Μέσινγκερ

αναλυτής στο think tank του Ινστιτούτου Breakthrough και μεταπτυχιακός φοιτητής στο MIT.

Το θανατηφόρο ελάττωμα των Fleischmann και Pons – ότι τα αποτελέσματά τους δεν μπορούσαν να αναπαραχθούν – συνεχίζει να βαραίνει το γήπεδο. Ακόμη και κάποια μεταγενέστερα πειράματα που φάνηκαν να έχουν επιτυχία

δεν μπορούσε να αναπαραχθεί

. Αλλά αυτό δεν πτοεί τους σημερινούς υποστηρικτές της LENR. «Η επιστήμη έχει συνεχώς πρόβλημα αναπαραγωγιμότητας», λέει

Φλόριαν Μέτσλερ

πυρηνικός επιστήμονας στο MIT.

Ελλείψει μεγάλης επίσημης ώθησης, ο ιδιωτικός τομέας είχε παράσχει μεγάλο μέρος της υποστήριξης της LENR. Στα τέλη της δεκαετίας του 2010, για παράδειγμα, η Google

χύνεται

αρκετά εκατομμύρια δολάρια σε έρευνα ψυχρής σύντηξης με περιορισμένη επιτυχία. Αλλά οι κρατικοί φορείς χρηματοδότησης αρχίζουν τώρα να δίνουν προσοχή. Το πρόγραμμα ARPA-E εντάσσεται σε έργα της Ευρωπαϊκής Ένωσης,

ΕΡΜΗΣ

και

CleanHME

που ξεκίνησαν και οι δύο το 2020. (Ο Messinger και ο Metzler είναι μέλη μιας ομάδας του MIT που θα λάβει πόρους επιχορήγησης ARPA-E.)

Σύμφωνα με τα πρότυπα άλλων χρηματοδοτήσεων για την ενεργειακή έρευνα, καμία από τις επιχορηγήσεις δεν είναι ιδιαίτερα εντυπωσιακή. Τα προγράμματα της Ευρωπαϊκής Ένωσης και το ARPA-E ανέρχονται συνολικά σε περίπου 10 εκατομμύρια δολάρια το καθένα: ένα μικρό ποσό σε σύγκριση με το ποσό που ξεπερνά το 1 δισεκατομμύριο δολάρια η κυβέρνηση των ΗΠΑ

σχέδια

να δαπανήσει το 2023 για mainstream fusion.

Αλλά αυτά τα χρήματα θα χρησιμοποιηθούν με σημαντικούς τρόπους, λένε οι υποστηρικτές του. Το γήπεδο έχει δύο πιεστικές προτεραιότητες. Το ένα είναι να προσελκύσετε την προσοχή με μια ερευνητική εργασία υψηλής ποιότητας που καταδεικνύει ξεκάθαρα μια ανωμαλία, ιδανικά δημοσιευμένη σε ένα έγκριτο περιοδικό όπως

Φύση

ή

Επιστήμη.

«Τότε, νομίζω, θα υπάρξει μεγάλη εισροή πόρων και ανθρώπων», λέει ο Metzler.

Ένας δεύτερος, πιο μακροπρόθεσμος στόχος είναι να εξηγηθεί πώς μπορεί να λειτουργήσει η ψυχρή σύντηξη. Οι νόμοι της φυσικής, όπως τους κατανοούν οι επιστήμονες σήμερα, δεν έχουν συναινετική απάντηση για το γιατί θα μπορούσε να συμβεί καθόλου ψυχρή σύντηξη.

Ο Metzler δεν βλέπει αυτό το ανοιχτό ερώτημα ως πρόβλημα. «Μερικές φορές οι άνθρωποι έχουν τα εξής επιχειρήματα: «Ω, η ψυχρή σύντηξη έρχεται σε αντίθεση με την καθιερωμένη φυσική», ή κάτι τέτοιο», λέει. Αλλά πιστεύει ότι υπάρχουν πολλά αναπάντητα ερωτήματα στην πυρηνική φυσική, ειδικά με μεγαλύτερα άτομα. «Έχουμε τεράστια άγνοια όταν πρόκειται για πυρηνικά συστήματα», λέει.

Ωστόσο, οι απαντήσεις θα είχαν μεγάλα οφέλη, υποστηρίζουν άλλοι ειδικοί. «Εφόσον δεν είναι κατανοητό, πολλοί άνθρωποι στην επιστημονική κοινότητα αποθαρρύνονται», λέει ο Nagel. «Δεν είναι διατεθειμένοι να δώσουν καμία σημασία σε αυτό».

Είναι, φυσικά, απολύτως πιθανό η ψυχρή σύντηξη να είναι μια ψευδαίσθηση. Εάν συμβαίνει αυτό, τότε οι επιχορηγήσεις του ARPA-E μπορεί να δώσουν στους ερευνητές περισσότερες αποδείξεις ότι δεν υπάρχει τίποτα. Αλλά είναι επίσης πιθανό

κάτι

εργάζεται στα παρασκήνια.

Και, λένε οι υποστηρικτές του LENR, το έπος των Fleischmann και Pons ξεθωριάζει καθώς νεότεροι ερευνητές μπαίνουν στο πεδίο χωρίς να θυμούνται το 1989. Ίσως τελικά αυτό να είναι που θα αφήσει το LENR να αναδυθεί από τη σκιά του ζεύγους. “λέει ο Messinger, “ελπίζω ότι η ευρύτερη κοινότητα της φυσικής είναι έτοιμη να ακούσει.”