Ponad 20 lat temu dwójka naukowców, Martin Fleischmann i Stanley Pons, obwieścili światu, że zaobserwowali reakcje syntezy jądrowej zachodzącą w prostym urządzeniu w temperaturze pokojowej. Świat zawrzał. Badacze z różnych ośrodków na całym świecie zaczęli ogłaszać, że także prowadzą badania nad tym zjawiskiem. Niestety, po jakimś czasie okazało się, że nikomu nie udało się powtórzyć eksperymentu Fleischmanna i Ponsa. Nigdzie poza ich laboratorium nie powtórzono tak zwanej Zimnej Fuzji – Cold Fusion.
Fleischmana i Ponsa okrzyknięto oszustami. Oni sami zamknęli swoje laboratoria, wyjechali z USA i zaszyli się na odludziu, a wszelki słuch o nich zaginął. Środowisko naukowe potępiło ich eksperymenty. Słowa "Cold Fusion" stały się synonimem oszustwa w naukowym świecie.
Ale nie wszyscy zaprzestali badania Zimnej Fuzji. Mrówcza praca toczyła się już bez kamer i konferencji prasowych. Nie używano słów Zimna Fuzja. Zmieniono na LENR, czyli Low Energy Nuclear Reactions – Niskoenergetyczne Reakcje Jądrowe. Jednak zasada pozostała ta sama. Zbudować urządzenie, w którym zachodziły będą reakcje syntezy jąder izotopów wodoru w temperaturze pokojowej. Efektem reakcji powinno być ciepło (i to dużo ciepła) oraz w zależności od typu reakcji: promieniowanie gamma, jądra Helu, Trytu, Protony.
Normalna fizyka a zimna fuzja
„Normalne” reakcje termojądrowe wymagają bardzo wysokich energii. Albo ogromnych temperatur rzędu kilkunastu milionów stopni, lub rozpędzenia cząstek do ogromnych prędkości w akceleratorach. Jądra atomów są naładowane dodatnio i, aby się połączyły, musza pokonać tak zwaną barierę Coulomba. W normalnych pokojowych temperaturach teoretycznie reakcje syntezy jąder wodoru nie zachodzą. Tyle przynajmniej mówi obowiązująca w świecie naukowym teoria.
Czy zatem zimna fuzja jest teoretycznie niemożliwa? Otóż jest. Klasyczna zimna synteza może zachodzić w bardzo specyficznych warunkach w bardzo silnym polu magnetycznym i rotującym elektrycznym. Pola jednak muszą być tak silne, że w ziemskich warunkach są niemożliwe do odtworzenia. Pojawiają się w skalach astrofizycznych.
Zimna fuzja
Zdolność palladu do absorbowania wodoru zauważył pierwszy, jeszcze w XIX wieku Thomas Graham. W latach 20 reakcję zmiany wodoru w hel (reakcję syntezy jądrowej) w obecności palladu odkryli dwaj Austriacy Friedrich Paneth i Kurt Peters. Wycofali się jednak ze swoich odkryć, gdyż uznali, że hel był tylko zanieczyszczeniem z powietrza. Pierwszy określenia Zimna fuzja użył Luis W. Alvarez w artykule opublikowanym w New York Times w 1956 roku. Prace teoretyczne o zimnej fuzji pisał między innymi laureat nagrody Nobla z fizyki Julian Schwinger. Nobla otrzymał wraz z Richardem Ph. Feynmanem i Shinichiro Tomonagą za opracowanie relatywistycznej elektrodynamiki kwantowej.
A jednak coraz więcej ośrodków naukowych, w tym amerykańskie wojskowe laboratoria, ale także japońskie, włoskie, izraelskie i chińskie, donoszą o eksperymentach z zimną fuzją, w których, ich zdaniem, musi dochodzić do reakcji syntezy jąder deuteru. „Klasyczna” zimna fuzja miałaby zachodzić podczas elektrolizy (przepuszczania prądu elektrycznego) przez tak zwaną ciężką wodę z użyciem elektrod z palladu. W procesie tym obserwowano wydzielanie się znacznych ilości ciepła, nadmiarowych jak na „zwykłą” reakcję chemiczną. Według doniesień udało się także znaleźć jądra helu, neutrony, promieniowanie. Gdyby tak było byłaby to bardzo silna przesłanka, że jednak zimna fuzja zachodzi. Trudno bowiem wytłumaczyć inaczej wyniki tajemniczej reakcji.
Uda się, albo się nie uda
Kłopot polega na tym, że po pierwsze: nie zawsze pojawiają się wszystkie wymagane produkty syntezy, a po drugie nikt nie potrafi wytłumaczyć mechanizmu reakcji zimnej fuzji. I po trzecie wreszcie: powtarzane eksperymenty raz się udają, a raz nie. Nikt nie wie, dlaczego.
Ale jak zatem wyjaśnić fenomen LENR, nadmiarowe ciepło, jądra helu, neutrony, promieniowanie? Sceptycy uważają, że winne są złe metody detekcji, zanieczyszczenia, czy błędy w obliczeniach. Optymiści co do wynalezienia taniego, niekończącego się źródła energii, jakim ma być zimna fuzja, odpowiadają, że dochowują wszelkich zasad w trakcie eksperymentów, unikając zanieczyszczeń i wielokrotnie sprawdzając wyniki eksperymentów. Zjawiska nie da się wytłumaczyć tylko błędami. Wyniki reakcji wykraczają poza granice błędu. W jednym z chińskich laboratoriów ilość wytworzonego ciepła była tak duża, że doszło do eksplozji, której przyczyn nikt nie potrafi wyjaśnić.
Dobrą teorię poproszę!
W tej chwili naukowcy eksperymentujący z zimną fuzją starają się stworzyć wiarygodną teorię tłumaczącą zjawisko. Po pierwsze trzeba wyjaśnić, jak jądra deuteru pokonują barierę Coulomba. Po drugie opisać mechanizm, który jest odpowiedzialny za szybkie rozpraszanie energii reakcji, gdyż nie stwierdzono w eksperymentach gwałtownych emisji ciepła, jak w „zwykłych” syntezach deuteru (takich jak na przykład w bombie termojądrowej). Po trzecie teoria musi opisać precyzyjnie środowisko, w jakim reakcje syntezy zachodzą, gdyż eksperyment czasem się udaje a czasem nie. I po czwarte wreszcie należy wyjaśnić, jak to się dzieje, że w wyniku reakcji powstają jądra helu (co jest typowe dla syntezy deuteru), ale nie pojawia się promieniowanie gamma, co jest już bardzo dziwne.
Wiele teorii już powstało, ale żadna nie odpowiada na wszystkie pytania. To w świecie nauki nie jest aż tak bardzo dziwne. Żadna jednak przekonująco nie tłumaczy, jak to się dzieję, że jądra izotopu wodoru łączą się ze sobą, mimo że mają bardzo niską energię.
Coś jednak w zimnej fuzji jest. Podczas odbywającego się w San Francisco 239 dorocznego posiedzenia Amerykańskiego Towarzystwa Chemicznego w sympozjum poświęconym LENR zorganizowanym przez dr. Jana Marwana blisko 50 naukowców ma przedstawić swoje osiągnięcia z zimną syntezą. – Większość naukowców nie boi się już mówić otwarcie z fenomenie zimnej fuzji – mówi Marwan. Wśród naukowców są między innymi przedstawiciele laboratorium SRI International, które pracuje nad zimną fuzją na zlecenie amerykańskiego rządu, czy słynnego MIT. Specjalny raport na temat perspektyw pozyskiwania energii i ewentualnych zastosowań LENR przygotowała w zeszłym roku amerykańska rządowa Agencja Wywiadu Obronnego (Defense Intelligence Agency). Badania prowadzi także ośrodek badawczy Marynarki USA SPAWAR oraz wojskowa agencja nowych technologii DARPA. Ta sama, która stworzyła pierwowzór Internetu ARPANET.
Współczesny kamień filozoficzny
Czy zimna fuzja jest rzeczywistością, czy może współczesnym kamieniem filozoficznym? Nie wiadomo. Alchemikom za pomocą kamienia nie udało się zamienić ołowiu w złoto. Dziś wiemy jednak, że takie reakcje są możliwe. Właśnie dzięki rozszczepianiu i syntezie jądrowej. Potencjalne zyski z opanowania LENR są niewyobrażalne. Można by budować baterie, które działałyby latami. Laptopy kupowałoby się naładowane i nigdy nie trzeba by ich podłączać do sieci. Kiedy jądrowa bateria wyczerpałaby się, kupowalibyśmy nowego. Samochody raz na kilka lat oddawalibyśmy do serwisu, gdzie zmieniano by baterię napędzającą silnik. Zasoby deuteru znajdującego się w morskiej wodzie są praktycznie niewyczerpane. Ludzkość opanowała by idealnie czystą energię, bez spalania paliw kopalnych, dwutlenku węgla, zanieczyszczenia środowiska. Energię tanią i bezpieczną.
Andrzej Szozda
Źr. Physorg.com, lenr-canr.org, wikipedia.org. darpa.mil, cbs.com
Reportarz telewizji CBS o zimnej fuzji
