- Fusión fría
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Diagrama de un calorímetro del tipo abierto utilizado en el New Hydrogen Energy Institute (en Japón).
La fusión fría es el nombre genérico dado a cualquier reacción nuclear de fusión producida a temperaturas y presiones cercanas a las ambientes, muy inferiores a las necesarias normalmente para la producción de reacciones termonucleares (millones de grados Celsius), utilizando equipamiento de relativamente bajo costo y un reducido consumo eléctrico para generarla.
Contenido
La fusión fría de Pons y Fleischmann
Generalmente, el nombre «fusión fría» se asocia a las explicaciones propuestas para una serie de resultados experimentales obtenidos a finales de los años ochenta en celdas electrolíticas, inicialmente informados por los electroquímicos Martin Fleischmann y Stanley Pons. En estos estudios se sugería que se podía producir la fusión de deuterio en átomos de helio produciendo grandes cantidades de energía. En particular es de notar la publicación de un artículo en la revista Nature que informaba sobre un experimento realizado en marzo de 1989 por Martin Fleischmann ―en esa época uno de los principales electroquímicos a nivel mundial―[1] y Stanley Pons, en el que informaban sobre la producción de cantidades anómalas de calor («exceso de energía») de una magnitud que ellos afirmaban que solo podía ser explicada mediante la ocurrencia de procesos nucleares. Luego informaron haber medido pequeñas cantidades de productos de las reacciones nucleares, incluidos neutrones y tritio.[2] Este experimento ―que cabía en una mesa―, involucraba un proceso de electrólisis de agua pesada en la superficie de un electrodo de paladio (Pd).[3]
Los medios de prensa informaron que en las celdas electroquímicas estaba ocurriendo un proceso de fusión fría,[4] y estos artículos hicieron crecer esperanzas de que existía una fuente de energía limpia y barata.[5] Las esperanzas cayeron por tierra cuando al intentar reproducir los resultados se hicieron evidentes la consideración de una serie de factores por los cuales la fusión fría no podía ocurrir, el descubrimiento de posibles fuentes de error experimental, y finalmente se supo que Fleischmann y Pons en realidad no habían medido residuos de reacciones nucleares.[6] Hacia fines de 1989, la mayoría de los científicos consideraba que las aseveraciones sobre fusión fría carecían de fundamento,[7] y por lo tanto la fusión fría se ganó una reputación de ciencia patológica.[8] Sin embargo, una pequeña comunidad de investigadores continuaron investigando la fusión fría[7] [9] [10] [11] proclamando que logran replicar los resultados de Fleishmann y Pons incluidos la detección de productos residuo de la reacción nuclear.[12] [13] Estas aseveraciones son tomadas con descrédito por la comunidad científica.[14] En 1989, la mayoría de los miembros de un comité de revisión organizado por el Departamento de Energía de Estados Unidos (DOE) llegó a la conclusión que la evidencia sobre el descubrimiento de un nuevo proceso nuclear no era persuasiva. Las conclusiones de una segunda revisión realizada por el DOE, realizada en el 2004 que analizó los resultados de nuevas investigaciones, llegó a resultados negativos similares a las conclusiones del primer comité.[15]
El experimento de Pons y Fleischmann
El 23 de marzo de 1989 los químicos Stanley Pons y Martin Fleischmann, de la Universidad de Utah, realizaron una conferencia de prensa en la que anunciaron la producción de fusión fría con la consiguiente liberación de energía. El anuncio fue considerado sorprendente al tenerse en cuenta el sencillo equipamiento necesario para producir tal reacción: un par de electrodos conectados a una batería y sumergidos en un recipiente de agua pesada rica en deuterio. El anuncio fue reflejado a nivel internacional constituyendo portadas en la mayoría de los periódicos. Habiendo trabajado Pons y Fleischmann en su experimento desde el año 1984, consiguieron fondos del Departamento de Energía de Estados Unidos en el año 1988 para una larga serie de experimentos. El término «fusión fría» había sido acuñado por el Dr. Paul Palmer, de la Universidad Brigham Young, en 1986, en investigaciones sobre la posibilidad de la producción de reacciones de fusión atómica en el interior de un núcleo planetario. El término fue entonces aplicado al experimento de Fleischmann y Pons en 1989.
En tan sólo unos días, científicos de todo el mundo intentaron repetir los resultados de los experimentos. Durante unas seis semanas se produjeron anuncios de verificación, retractación y explicaciones alternativas que mantuvieron el interés de los periódicos sobre el tema, sin conseguir resultados definitivos. Poco después, el escepticismo sobre la fusión fría fue aumentando a medida que diferentes investigadores eran incapaces de reproducir los resultados del experimento de Pons y Fleishchmann. A finales de mayo, el Departamento de Energía de Estados Unidos formó un grupo especial de investigadores para determinar la veracidad o no de la fusión fría. El comité de expertos trabajó durante cinco meses en un estudio en el que se afirmaba que no existía evidencia alguna de fusión fría, y que tales efectos contradirían todo el conocimiento adquirido sobre las reacciones nucleares durante la última media década. El comité recomendaba específicamente no financiar investigaciones costosas sobre este tema.[16]
En el 2004, debido a la continuidad de los experimentos de fusión fría por parte de investigadores empleados en laboratorios de la Armada de Estados Unidos, el Departamento de Energía decidió crear un nuevo comité para examinar los nuevos experimentos realizados desde 1989.[17] El nuevo comité formado el año 2004 llegó a las mismas conclusiones que el anterior.[18] [19]
Connotaciones
Al día de hoy no se ha probado que la fusión fría sea un proceso físicamente posible. Por eso se prefiere utilizar el nombre LENR (Low Energy Nuclear Reaction: reacción nuclear de baja energía) o CANR (Chemically Assisted Nuclear Reaction: reacción nuclear asistida químicamente) para evitar las connotaciones negativas relacionadas con el nombre original.
El experimento de Scaramuzzi
En 1989, el físico italiano Francesco Scaramuzzi, del Laboratorio de Frascati, del ENEA (Ente Nacional para el Estudio de la Energía Nuclear y Alternativa]), afirmó haber realizado exitosamente la fusión fría cambiando algunos elementos del experimento de Pons y Fleischmann. A diferencia del método estadounidense, Scaramuzzi utilizó gas a alta presión, diseñando un sistema donde creó vacío antes de inyectar el gas. Después, graduando parámetros termodinámicos como la presión y la temperatura obtuvo la fusión.
Scaramuzzi eliminó la electrólisis y cambió el paladio por un ovillo de titanio, sumergiéndolo en deuterio gaseoso, logrando un equilibrio entre la presión del gas y la temperatura, logrando así la fusión.
Cuando comprendí que bastaba que el deuterio entrara en la estructura cristalina del paladio para obtener tales reacciones, me dije a mí mismo por qué hacía falta usar la electrólisis, una cosa tan compleja, en vez de hacerlo directamente, y por qué no usar en vez del paladio otro metal más común, como el titanio.
Francesco ScaramuzziEl primer resultado positivo ocurrió el 5 de abril de 1989, sólo pocas semanas después del experimento de Pons y Fleischmann, volviéndose a repetir con éxito una semana después. El profesor Scaramuzzi midió 491 unidades de neutrones emitidas cuando solo esperaba contabilizar 30.[20]
Fusión inducida por muones
El método más innovador consiste en introducir unas partículas elementales llamadas muones que sustituyen a los electrones en los átomos de hidrógeno. Los muones tienen la misma carga que los electrones, pero su masa es unas 200 veces superior y, lo que es más importante, giran en una órbita que se encuentra unas 200 veces más cerca del protón nuclear que los electrones. En virtud de la extrema proximidad del muon, la carga positiva del protón se ve neutralizada. Los protones libres cercanos y el protón rodeado por un muon pueden entonces aproximarse sin repulsión eléctrica. Pueden incluso aproximarse lo bastante para que los una la fuerza nuclear fuerte. En ese momento se ha logrado una fusión inducida por muones. El problema es que el muon es muy inestable: tiene una vida media de 22•10−7 s, por lo que seria muy difícil conseguir una fuente constante de muones, siendo la energía necesaria para producirlos mayor que la energía que se libera.
Fractofusión
La fractofusión consiste en la fusión nuclear de deuterio o tritio atrapado en la estructura de un material, gracias a las elevadas presiones locales y los campos eléctricos que pueden producirse durante la fractura mecánica del mismo.
Investigaciones actuales en fusión fría
Hoy en día se siguen realizando esfuerzos en la búsqueda de reacciones nucleares del tipo de la fusión fría, a pesar de que el engaño de los años ochenta quedó marcado en la comunidad científica. Estos esfuerzos son realizados por una parte minoritaria aunque significativa de dicha comunidad.
Una de las vías que más dan que hablar en la actualidad se basa en experimentos sobre la sonoluminiscencia. Este fenómeno fue descubierto a principios de los años noventa por Felipe Gaitán y otros en la Universidad de Misisipi, y se basa en la emisión de luz (entre otros tipos de radiación) del interior de burbujas sometidas a excitaciones acústicas. El fenómeno ha sido intensamente estudiado por la comunidad y se siguen encontrando publicaciones al respecto.[21]
En el año 2002, el profesor Rusi P. Taleyarkhan junto a otros miembros del Oak Ridge National Laboratory publicaron en la revista Science un artículo llamado «Evidence for nuclear emissions during acoustic cavitation», afirmando que observan emisiones de neutrones de alta energía en este tipo de experimentos. Sin embargo, este artículo ha levantado las voces de numerosos escépticos que no reproducen sus resultados, recordando a los acontecimientos de Pons y Fleischmann. En el 2006, el profesor Taleyarkhan ha vuelto a publicar nuevas pruebas para ratificar su interpretación de los experimentos,[22] con nuevas reacciones desde la misma revista Nature. Ciertamente, la comunidad científica ―escarmentada después de tantos años― se encuentra poco receptiva para nuevos avances a este respecto.
Patentes
Aunque los detalles no han surgido, aparentemente la Universidad de Utah forzó el anuncio del 23 de marzo de 1989 de Fleischmann y Pons para establecer la primicia del descubrimiento de la fusión fría y sus patentes antes de su publicación conjunta con Steven E. Jones. El Instituto Tecnológico de Massachusetts anunció el 12 de abril de 1989 que había solicitado sus propias patentes basadas en el trabajo teórico de uno de sus investigadores, Peter L. Hagelstein, quien había enviado sus documentos a los diarios desde el 5 al 12 de abril. El 2 de diciembre de 1993, la Universidad de Utah otorgó el permiso de todas sus patentes de fusión fría a ENECO, una nueva compañía creada para recibir utilidades de los descubrimientos provenientes de la fusión fría, y en marzo de 1998 manifestó que ya no iba a defender sus patentes.
La USPTO (Oficina Estadounidense de Patentes y Marcas Comerciales) ahora rechaza las patentes que reclaman la fusión fría. Esther Kepplinger, diputada comisionada de patentes en 2004, dijo que esto se hizo utilizando los argumentos que se emplearon con las máquinas de movimiento perpetuo: no funcionan. Las solicitudes de patentes requieren demostrar que los inventos son «útiles», y que esta utilidad depende de la habilidad del invento para funcionar.
En cambio, la Oficina Europea de Patentes ha otorgado al menos una patente relacionada con la fusión fría.
La fusión fría y el cine
La fusión fría constituye el tema central de varias películas recientes como El santo, Reacción en cadena, Spiderman 2 y Back to the future II.
Bibliografía
- Sutton, Antony: Cold fusion: secret energy revolution, 1997.
- Hewitt, Paul G.: Física conceptual.
Véase también
- Catalizador de energía de Rossi y Focardi
- ITER (Reactor Termonuclear Experimental Internacional).
- Joint European Torus
- Fusión en burbujas (bubble fusion)
- Sonoluminiscencia
- Yoshiaki Arata
Referencias
- ↑ «60 Minutes: Once Considered Junk Science, Cold Fusion Gets A Second Look By Researchers», CBS, 17-04-2009.
- ↑ Fleischmann y Pons, 1989, p. 301 («Es posible que esta [cantidad de calor] solo pueda explicarse como proveniente de procesos nucleares... Somos conscientes de que los resultados de los cuales informamos proveen más preguntas que respuestas»)
- ↑ Voss, 1999
- ↑ Voss, 1999
- ↑ Browne, 1989, para. 1
- ↑ Browne, 1989, Close, 1992, Huizenga, 1993, Taubes, 1993
- ↑ a b Malcolm W. Browne. «Physicists Debunk Claim Of a New Kind of Fusion», The New York Times, 3 de mayo de 1989, pp. A1, A22.
- ↑ Chang, Kenneth. «US will give cold fusion a second look», The New York Times, 25-03-2004. Consultado el 08-02-2009.
- ↑ Voss, 1999, Platt, 1998, Goodstein, 1994, Van Noorden, 2007, Beaudette, 2002, Feder, 2005, Hutchinson, 2006, Kruglinksi, 2006, Adam, 2005
- ↑ William J. Broad. «Despite Scorn, Team in Utah Still Seeks Cold-Fusion Clues», The New York Times, 31 de octubre de 1989, pp. C1.
- ↑ [http://www.wired.com/science/discoveries/news/1998/03/11179 «Cold fusion patents run out of steam» (A las patentes sobre fusión fría se les acabó el vapor), en la revista Wired, 24 de marzo de 1998.
- ↑ American Chemical Society. «'Cold fusion' rebirth? New evidence for existence of controversial energy source». Comunicado de prensa.
- ↑ Hagelstein et al., 2004
- ↑ Toni Feder: «Cold fusion gets chilly encore», en la revista Physics Today 58: 31, (enero de 2005). Bibcode 2005, doi:10.1063/1.1881896.
- ↑ Choi, 2005, Feder, 2005, US DOE, 2004
- ↑ «Cold Fusion Research: conclusions and recommendations»
- ↑ «La fusión fría vuelve de entre los muertos», IEEE Spectrum, septiembre de 2004.
- ↑ Departamento de Energía de Estados Unidos (2004). «Report of the Review of Low Energy Nuclear Reactions» (PDF). Consultado el 19-07-2008.
- ↑ Charles Q. Choi (28 Febrero de 2005). «Back to Square One. Government review repeats cold fusion conclusions». Scientific American.
- ↑ http://www.elpais.com/articulo/sociedad/ITALIA/semana/pasion/Scaramuzzi/elpepisoc/19890422elpepisoc_8/Tes
- ↑ «Sonoluminescence».
- ↑ «Evidence bubbles over to support tabletop nuclear fusion device».
Enlaces externos
- George Miley replica el experimento de Patterson y cita a Andrea Rossi como científico que con su E-Cat realiza experimentos similares.
- arrakis.es (La fusión en frío).
- Fusión fría en 2010
- caerolus.com (avances en la fusión fría, mayo de 2007).
- Nature.com (nota de prensa sobre el debate en torno a la fusión fría; en inglés).
- Trevor J. Pinch (1993‑94, Ejemplar dedicado a: Ciencia y Tecnología). «La retórica y la controversia sobre la fusión fría: del woodstock químico al altamont físico». Política y sociedad (14-15). ISSN 1130-8001. http://dialnet.unirioja.es/servlet/articulo?codigo=154376.
- NewEnergyTimes.com (sitio y revista).
- UAM.es («La secta de la energía infinita», artículo de Daniel Mediavilla, en Público, 17-04-2009, pp 30-31).
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