Fusione fredda, Google ripete i controversi esperimenti / Cold fusion, Google repeats the controversial experiments
Fusione fredda, Google ripete i controversi esperimenti / Cold fusion, Google repeats the controversial experiments
Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa
Un gruppo di ricercatori finanziato da Google ha sottoposto a test rigorosi i tre filoni sperimentali legati alla fusione nucleare a temperatura ambiente ritenuti più credibili senza trovare alcuna prova del fenomeno. Ma il loro lavoro ha fatto avanzare la frontiera dei metodi sperimentali.
Dal 2015, Google finanzia esperimenti sulla controversa scienza della fusione fredda – secondo cui la fusione nucleare, il processo che alimenta il Sole, potrebbe produrre energia in un esperimento da banco a temperatura ambiente. Trent'anni fa, due scienziati fecero affermazioni sensazionali sostenendo di aver realizzato il fenomeno, promettendo energia senza fine e a basso costo, ma i loro risultati furono presto smentiti e l'argomento è ora considerato un tabù scientifico.
Il progetto di Google, rivelato questa settimana in un articolo di "Nature" sottoposto a peer review, non ha trovato alcuna prova che la fusione fredda sia possibile, ma ha fatto alcuni progressi nelle tecniche di misurazione e di scienza dei materiali che, secondo i ricercatori, potrebbero giovare alla ricerca sull'energia. Il team spera anche che il suo lavoro possa ispirare altri a rivisitare gli esperimenti sulla fusione fredda, anche se il fenomeno non si materializza ancora.
"Non si tratta solo di inseguire la fusione fredda", dice Matthew Trevithick, responsabile del programma di ricerca di Google a Mountain View, in California. "Altrimenti, dubito che avremmo continuato a sostenere un gruppo di ricerca come questo per così tanto tempo".
Il team di Google ha studiato tre configurazioni sperimentali che erano state proposte per generare la fusione fredda, due con palladio e idrogeno, e una con polveri metalliche e idrogeno. Nessuna prova di fusione è stata trovata. Negli ultimi due anni ne sono stati pubblicati i risultati in 12 articoli: 9 su riviste specializzate e 3 sul server di prestampa arXiv.
Alcuni scienziati hanno accolto con favore l'esame presentato dal progetto Google. Ma Frank Close, fisico teorico all'Università di Oxford, nel Regno Unito, dice che
Annunci clamorosi
Nel marzo 1989, due chimici statunitensi - Stanley Pons e Martin Fleischmann – annunciarono di aver osservato un eccesso di calore e prodotti di una reazione di fusione – indizi di fusione nucleare – quando avevano fatto passare una corrente attraverso due piastre di palladio immerse in acqua ricca di deuterio, un isotopo pesante dell'idrogeno. Altri ricercatori, però, segnalarono ben presto alcuni errori nella loro procedura sperimentale. Da allora, due revisioni dello studio condotte dal Dipartimento dell'energia degli Stati Uniti non hanno trovato alcuna prova del fenomeno.
Ma la fusione fredda, ora spesso indicata come "reazioni nucleari a bassa energia", ha continuato ad avere proseliti che periodicamente affermano di aver ottenuto delle prove.
Il progetto da 10 milini di dollari di Google mirava a testare rigorosamente le affermazioni sulla fusione fredda in un campo che mancava di dati scientifici credibili, spiega. Un altro obiettivo era anche quello di controllare i metodi in condizioni sperimentali difficili. Ma, aggiunge: "Il fatto che i vantaggi potrebbero essere enormi è di sicuro una componente del nostro interesse".
Un pozzo di energia
Si pensa che la fusione nucleare avvenga solo in ambienti estremi come il Sole, dove temperature e pressioni elevate possono far sì che gli atomi di idrogeno superino la repulsione reciproca e si fondano in elio, rilasciando enormi quantità di energia. Alcuni esperimenti sulla Terra stanno cercando di replicare il fenomeno, ma non hanno ancora dimostrato di poter generare abbastanza energia da compensare le enormi quantità di energia di cui hanno bisogno per funzionare.
Si ritiene anche che la probabilità che gli atomi si fondano a temperature molto più basse sia minima. Tuttavia, se fosse possibile, questo porterebbe enormi benefici eliminando il vasto fabbisogno energetico della fusione.
Trevithick ha reclutato 30 ricercatori che non avevano forti opinioni sulla fusione fredda. Tutti avevano accesso ai reciproci dati e apparecchiature, e potevano rivedere i rispettivi lavori.
I ricercatori hanno seguito i tre filoni sperimentali che ritenevano sufficientemente credibili. In uno hanno cercato di caricare il palladio con quantità di deuterio ritenute necessarie per innescare la fusione. Ma ad alte concentrazioni non è stato possibile creare campioni stabili.
Un secondo filone seguiva le tracce del lavoro degli anni novanta dei fisici statunitensi, che sostenevano di aver generato livelli anomali di trizio (un altro isotopo pesante di idrogeno, creato solo attraverso reazioni nucleari) bombardando il palladio con impulsi di ioni di deuterio caldo. L'analisi di Google delle firme nucleari non ha però mostrato alcuna produzione di trizio.
Un ultimo tentativo prevedeva il riscaldamento di polveri metalliche in un ambiente ricco di idrogeno. Alcuni fautori attuali della fusione fredda sostengono che il processo produce un inspiegabile eccesso di calore, che teorizzano sia il risultato della fusione di elementi. Ma in 420 test, il team di Google non ha trovato quell'eccesso di calore.
I ricercatori dicono però che entrambi gli esperimenti con il palladio richiedono ulteriori studi. Gli effetti ipotizzati nell'esperimento del trizio potrebbero essere troppo piccoli per essere misurati con le attrezzature attuali, suggeriscono. Il team dice anche che ulteriori tentativi potrebbero produrre campioni stabili a concentrazioni di deuterio estremamente elevate, con i quali potrebbero verificarsi effetti interessanti.
Tutti i progetti hanno fatto avanzare la frontiera dei metodi sperimentali dice Trevithick, compreso lo sviluppo dei "migliori calorimetri del mondo" per rilevare anche lievi eccessi di calore in condizioni sperimentali estreme. Questi potrebbero potenzialmente essere usati per testare affermazioni future.
Estendere i limiti delle misurazioni
"Penso che gli autori abbiano fatto un ottimo lavoro", dice David Williams, specialista in elettrochimica dell'Università di Auckland, in Nuova Zelanda, soprattutto per il modo in cui hanno affrontato un argomento così controverso. Anche la spinta al perfezionamento della scienza delle misurazioni è importante, sottolinea Williams, il cui team ha condotto alcuni dei primi studi sulle repliche, fallite, delle rivendicazioni originali.
Le tecniche sviluppate dal gruppo per caricare il palladio possono contribuire anche ad aumentare la capacità di stoccaggio dell'idrogeno nei materiali destinati alle batterie e alle celle a combustibile, dice George Chen, docente di elettrochimica al campus di Ningbo, in Cina, dell'Università di Nottingham.
Trevithick osserva che in un caso il suo team non è stato in grado di raggiungere le ipotetiche condizioni di innesco per la fusione e che, quindi, non ha potuto escludere del tutto la possibilità che si verifichi.
Ma Close dice che non poter escludere del tutto un'idea non significa che ci siano buone ragioni per perseguirla. "Nella scienza – spiega – non si può dimostrare un 'non evento', una non esistenza". Se Google vuole investire nella fusione fredda, è un problema loro, dice, ma "se qualcuno a cui ho dato i miei soldi avesse iniziato a investirci sopra, mi riprenderei il denaro."
Curtis Berlinguette, chimico all'Università della British Columbia a Vancouver e uno dei principali ricercatori del progetto, è sempre stato scettico sui "classici" esperimenti di fusione fredda, ma ha partecipato con entusiasmo al lavoro, e ritiene che una nuova generazione di scienziati creativi potrebbe sviluppare metodi che portino a reazioni di fusione a basse temperature. Alcuni potranno giudicare negativamente il gruppo di ricerca, dice, ma il progetto ha solo esplorato uno spazio poco studiato, che i pregiudizi avevano reso intoccabile: "Ma è proprio questo che dovremmo fare come scienziati".
ENGLISH
A group of researchers funded by Google rigorously tested the three experimental strands linked to nuclear fusion at room temperature considered most credible without finding any evidence of the phenomenon. But their work has advanced the frontier of experimental methods.
Since 2015, Google has been funding experiments on the controversial science of cold fusion - that nuclear fusion, the process that powers the Sun, could produce energy in a bench-top experiment at room temperature. Thirty years ago, two scientists made sensational statements claiming to have accomplished the phenomenon, promising endless and low-cost energy, but their results were soon denied and the topic is now considered a scientific taboo.
The Google project unveiled this week in a peer-reviewed "Nature" article, found no evidence that cold fusion is possible, but has made some progress in measuring and materials science techniques which, according to researchers could benefit energy research. The team also hopes his work will inspire others to revisit cold fusion experiments, even if the phenomenon does not materialize yet.
"It's not just about chasing cold fusion," says Matthew Trevithick, head of Google's research program in Mountain View, California. "Otherwise, I doubt we would have continued to support a research group like this for so long."
The Google team studied three experimental configurations that had been proposed to generate cold fusion, two with palladium and hydrogen, and one with metal powders and hydrogen. No evidence of fusion has been found. In the last two years, the results have been published in 12 articles: 9 in specialized magazines and 3 on the arXiv prepress server.
Some scientists have welcomed the exam presented by the Google project. But Frank Close, a theoretical physicist at Oxford University in the UK, says that
Much of the scientific world has avoided the subject for good reason: no one has been able to reproduce the results independently, and more useful topics have emerged, he says. "There is no theoretical reason to expect cold fusion to be possible and a lot of established science that says it should be impossible," says Close, who had been involved in attempts to replicate the original 1989 experiment.
Resounding announcements
In March 1989, two American chemists - Stanley Pons and Martin Fleischmann - announced that they had observed excess of heat and products of a fusion reaction - evidence of nuclear fusion - when they had passed a current through two palladium plates immersed in rich water of deuterium, a heavy isotope of hydrogen. Other researchers, however, soon reported some errors in their experimental procedure. Since then, two revisions of the study conducted by the US Department of Energy have found no evidence of the phenomenon.
But cold fusion, now often referred to as "low-energy nuclear reactions", has continued to have proselytes who periodically claim to have obtained evidence.
The Google 10-million-dollar project aimed to rigorously test cold fusion claims in a field that lacked credible scientific data, he explains. Another objective was also to control the methods in difficult experimental conditions. But, he adds: "The fact that the advantages could be enormous is certainly a component of our interest".
A well of energy
Nuclear fusion is thought to occur only in extreme environments such as the Sun, where high temperatures and pressures can cause hydrogen atoms to overcome mutual repulsion and merge into helium, releasing huge amounts of energy. Some experiments on Earth are trying to replicate the phenomenon, but have not yet shown that they can generate enough energy to compensate for the enormous amounts of energy they need to function.
It is also believed that the probability that atoms merge at much lower temperatures is minimal. However, if it were possible, this would bring enormous benefits by eliminating the vast energy requirement of the fusion.
Trevithick recruited 30 researchers who had no strong opinions on cold fusion. Everyone had access to each other's data and equipment and could review their jobs.
The researchers followed the three experimental strands they considered to be sufficiently credible. In one they tried to load the palladium with quantities of deuterium deemed necessary to trigger the fusion. But at high concentrations, it was not possible to create stable samples.
A second strand followed the traces of the nineties work of the American physicists, who claimed to have generated anomalous levels of tritium (another heavy hydrogen isotope, created only through nuclear reactions) by bombarding palladium with impulses of hot deuterium ions. However, Google's analysis of nuclear signatures showed no tritium production.
A final attempt involved heating metal powders in a hydrogen-rich environment. Some current advocates of cold fusion maintain that the process produces an inexplicable excess of heat, which theorize is the result of the fusion of elements. But in 420 tests, the Google team did not find that excess heat.
However, researchers say that both experiments with palladium require further study. The effects hypothesized in the tritium experiment may be too small to be measured with current equipment, they suggest. The team also says that further attempts could produce stable samples at extremely high deuterium concentrations, with which interesting effects could occur.
All the projects have advanced the frontier of experimental methods, says Trevithick, including the development of the "best calorimeters in the world" to detect even slight excesses of heat in extreme experimental conditions. These could potentially be used to test future claims.
Extend measurement limits
"I think the authors did a great job," says David Williams, a specialist in electrochemistry at the University of Auckland, New Zealand, mainly because of the way they tackled such a controversial topic. The drive to refine the science of measurements is also important, underlines Williams, whose team conducted some of the first studies on failed replication of the original claims.
The techniques developed by the group to load palladium can also contribute to increasing the storage capacity of hydrogen in batteries and fuel cell materials, says George Chen, professor of electrochemistry at the Ningbo campus in China, of the University of Nottingham.
Trevithick notes that in one case his team was unable to reach the hypothetical trigger conditions for the merger and that, therefore, he could not completely rule out the possibility of it occurring.
But Close says that not being able to completely exclude an idea does not mean that there are good reasons to pursue it. "In science - he explains - a 'non-event', non-existence cannot be demonstrated". If Google wants to invest in cold fusion, it's their problem, he says, but "if someone I gave my money started investing in it, I'd take the money back."
Curtis Berlinguette, a chemist at the University of British Columbia in Vancouver and one of the project's leading researchers, has always been skeptical about "classic" cold fusion experiments, but he enthusiastically participated in the work, and believes that a new generation of creative scientists could develop methods that lead to fusion reactions at low temperatures. Some may judge the research group negatively, he says, but the project has only explored a little-studied space, which prejudices had made untouchable: "But this is exactly what we should do as scientists."
Da:
https://www.lescienze.it/news/2019/05/30/news/fusione_fredda_google_ripete_i_controversi_esperimenti_-_finire-4423189/
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