Rezultate în fuziunea la rece

Un experiment de fuziune la rece include, de obicei:

• un metal, cum ar fi paladiu sau nichel, brut, în filme subțiri sau pulbere;
• deuteriu, hidrogen, sau ambele, sub formă de apă, gaz sau plasma; și
• o excitație sub formă de electricitate, magnetism, temperatură, presiune, fascicul laser, sau unde acustice.

Celulele de electroliză pot fi celulă deschise sau închise. În sistemele de celule deschise, produselor de electroliză, care sunt în stare gazoasă, li se permite să părăsească celula. În experimentele cu celule închise, produsele sunt capturate, de exemplu, prin recombinarea catalitică a produsor într-o parte separată a sistemului experimental. Aceste experimente caută să rămână în general într-o stare starea de echilibru, cu electrolitul înlocuit periodic. Există, de asemenea experimente de „căldură după moarte”, unde evoluţia căldurii este monitorizată după ce curentul electric este oprit.

Cea mai de bază configurare a unei celule de fuziune la rece este formată din doi electrozi scufundaţi într-o soluție conținând paladiu și apă grea. Electrozii sunt apoi conectaţi la o sursă de alimentare pentru a transmite energie electrică de la un electrod la altul prin soluție. Chiar și atunci când este raportată căldură anormală, poate dura săptămâni pentru ca aceasta să înceapă să apară – acest lucru este cunoscut sub numele de „timpul de încărcare,” timpul necesar pentru a satura electrodul de paladiu cu hidrogen.

Rezultatele timpurii ale lui Fleischmann și Pons privind heliul, radiațiile neutronice și tritiul nu au fost repetate în mod satisfăcător, iar nivelurile sale au fost prea mici pentru producția de căldură clamată și în contradicție unele cu altele. Radiațiile neutronice au fost raportate la experimentele de fuziune la rece la niveluri foarte scăzute, folosind diferite tipuri de detectoare, dar nivelurile au fost prea mici, aproape de fundal, și prea rare pentru a furniza informații utile despre posibilele procese nucleare.

Producția de energie și căldura în exces

O observație a căldurii în exces se bazează pe un echilibru energetic. Diferite surse de intrare și ieșire de energie sunt măsurate în mod continuu. În condiții normale, intrarea de energie poate fi adaptată la ieşirea de energie încadrându-se în eroarea experimentală. În experimente precum cele conduse de Fleischmann și Pons, o celulă care funcționează în mod constant, la o temperatură face traziţia de operare la o temperatură mai ridicată fără nicio creștere a curentului aplicat. În cazul în care temperaturile mai ridicate au fost reale, şi nu un artefact experimental, bilanțul energetic ar arăta o valoare necontabilizată. În experimentele Fleischmann și Pons, rata de generare a căldurii în exces dedusă a fost în intervalul de 10-20% din totalul de intrare, deși acest lucru nu a putut fi reprodus în mod fiabil de către majoritatea cercetătorilor. Cercetatorul Nathan Lewis a descoperit că excesul de căldură în lucrările originale ale lui Fleischmann și Pons nu a fost măsurat, ci estimat din măsurători care nu aveau nicio căldură în exces.

Incapabili să producă căldură în exces sau neutroni, precum și cu experimentele pozitive afectate de erori și care dau rezultate disparate, cei mai mulţi cercetători au declarat că producția de energie termică nu a fost un efect real și au încetat să mai experimenteze.

În 1993, după discreditarea inițială, Fleischmann a raportat experimente de „căldură-după moarte”: unde excesul de căldură a fost măsurat după ce curentul electric care alimenta celula electrolitică a fost oprit. Acest tip de raport a devenit, de asemenea, o parte din revendicările ulterioare de fuziune la rece.

Heliu, elemente grele, și neutroni

(„Urme triple”, într-un detector de radiații din plastic CR-39 considerat ca dovadă pentru emisia de neutroni din deuterura de paladiu.)

Cazuri cunoscute de reacții nucleare, pe lângă producerea energiei, produc şi nucleoni și particule pe traiectorii balistice ușor observabile. În susținerea afirmaţiei lor că reacțiile nucleare au avut loc în celulele lor electrolitice, Fleischmann și Pons au raportat un flux de neutroni de 4.000 de neutroni pe secundă, precum şi detecţia de tritiu. Raportul ramificaţiei clasice pentru reacții cunoscute anterior de fuziune care produc tritiu prezic, cu 1 watt de putere, producția de 10¹² neutroni pe secundă, niveluri care ar fi fost fatale pentru cercetători. În 2009, Mosier-Boss și colab. au raportat ceea ce ei au numit primul raport științific despre neutronii extrem de energici, folosind detectoare de radiații de plastic CR-39, dar revendicările nu au putut fi validate fără o analiză cantitativă a neutronilor.

Mai multe elemente medii si grele, cum ar fi calciu, titan, crom, mangan, fier, cobalt, cupru și zinc, au fost raportate ca fiind detectate de mai mulți cercetători, cum ar fi Tadahiko Mizuno sau George Miley. Raportul prezentat către DOE în 2004 a indicat că foliile încărcate în deuteriu ar putea fi utilizate pentru a detecta produsele de reacție de fuziune și, deși recenzenţii au găsit dovezile prezentate a neconcludente, au indicat că aceste experimente nu a folosit tehnicile cele mai evoluate.

Ca răspuns la scepticismul în legătură cu lipsa de produse nucleare, cercetătorii fuziunii la rece au încercat să capteze și măsoare produsele nucleare corelate cu excesul de căldură. Atenție considerabilă a fost acordată măsurării de producse ⁴He. Cu toate acestea, nivelurile raportate sunt foarte aproape de fundal, astfel încât contaminarea cu urme de heliu în mod normal prezente în aer nu poate fi exclusă. În raportul prezentat către DOE în 2004, opinia rexenzenţilor a fost împărțită privind dovezile pentru ⁴He; cu comentariile mai negative concluzionând că, deși cantităţile constatate au fost peste nivelul de fond, au fost foarte aproape de el și, prin urmare, ar putea fi cauzate de contaminarea din aer.

Una dintre principalele critici ale fuziunii la rece a fost că era de așteptat ca din fuziunea deuteron-deuteron în heliu să rezulte producerea de raze gamma, care nu au fost observate și nu au fost observate nici în experimentele ulterioare de fuziune la rece. Cercetătorii fuziunii la rece de atunci au susținut că găsesc raze X, heliu, neutroni și chiar transmutații  nucleare. Unii dintre ei chiar pretind că le-au găsit, folosind doar apă uşoară și catorzi de nichel. Comisia DOE ăn 2004 și-a exprimat îngrijorarea cu privire la calitatea slabă a cadrului teoretic al susținătorilor fuziunii la rece prezentat pentru a justifica lipsa de raze gamma.

Mecanisme propuse

Mulți ani după experimentul din 1989, cercetătorii fuziunii la rece încă nu au căzut de acord asupra unei explicații teoretice unică, sau asupra unei metode experimentale unice, care pot produce rezultate repetabile, și au continuat să ofere noi propuneri, care nu au convins comunitatea oamenilor de știință.

Hidrogenul și izotopii săi pot fi absorbiţi în anumite solide, inclusiv hidrură de paladiu, la densități mari. Acest lucru creează o presiune parțială ridicată, reducând separarea medie a izotopilor de hidrogen, dar nicăieri suficient de aproape pentru a crea ratele de fuziune revendicate în primul experiment. S-a propus ca o densitate mai mare a hidrogenului în interiorul paladiului și o barieră de potențial mai mică ar putea creşte posibilitatea de fuziune la temperaturi mai mici decât se așteaptă de la o simplă aplicaţie a legii lui Coulomb. Screening-ul electronic al nucleelor de hidrogen pozitivi de către electronii negativi din rețeaua de paladiu a fost sugerat comisiei DOE în 2004, dar comisia a constatat că explicațiile teoretice ca fiind cea mai slabă parte a pretenţiilor de fuziune la rece.

Cercetătorii au ănceput să propună explicații alternative pentru rezultatele lui Fleischmann și Pons, chiar înainte ca diverse alte laboratoare să raporteze rezultate nule.

Scepticii au considerat explicațiile despre fuziunea la rece ca fiind ad-hoc și lipsite de rigoare, și afirmă că ele sunt folosite de către susținători fuziunii la rece pur și simplu ignorând experimentele negative – un simptom al științei patologice.