Холодный синтез — это предполагаемый тип ядерной реакции , которая может происходить при комнатной температуре или около нее . Он будет резко контрастировать с «горячим» синтезом , который, как известно, происходит естественным образом внутри звезд и искусственно в водородных бомбах и прототипах термоядерных реакторов под огромным давлением и при температурах в миллионы градусов, и будет отличаться от мюонного катализируемого синтеза . В настоящее время не существует общепринятой теоретической модели, которая позволила бы осуществиться холодному синтезу.
В 1989 году два электрохимика из Университета Юты, Мартин Флейшман и Стэнли Понс , сообщили, что их аппарат вырабатывал аномальное тепло («избыточное тепло») такой величины, которая, по их утверждению, не поддается объяснению, за исключением ядерных процессов. [1] Они также сообщили об измерении небольших количеств побочных продуктов ядерной реакции, включая нейтроны и тритий . [2] Небольшой настольный эксперимент включал электролиз тяжелой воды на поверхности палладиевого (Pd) электрода. [3] Представленные результаты получили широкое внимание средств массовой информации [3] и породили надежды на дешевый и обильный источник энергии. [4]
Многие ученые пытались повторить эксперимент, используя лишь немногие доступные детали. Надежды угасли с большим количеством отрицательных репликаций, отзывом многих сообщенных положительных репликаций, обнаружением недостатков и источников экспериментальных ошибок в оригинальном эксперименте и, наконец, открытием того, что Флейшман и Понс на самом деле не обнаружили побочных продуктов ядерной реакции. [5] К концу 1989 года большинство ученых посчитали заявления о холодном синтезе мертвыми, [6] [7] и холодный синтез впоследствии приобрел репутацию патологической науки . [8] [9] В 1989 году Министерство энергетики США (DOE) пришло к выводу, что сообщенные результаты избыточного тепла не представляют убедительных доказательств полезного источника энергии, и решило не выделять финансирование специально для холодного синтеза. Второй обзор DOE в 2004 году, в котором рассматривались новые исследования, пришел к аналогичным выводам и не привел к финансированию холодного синтеза со стороны DOE. [10] В настоящее время, поскольку статьи о холодном синтезе редко публикуются в рецензируемых основных научных журналах , они не привлекают того уровня внимания, который ожидается от основных научных публикаций . [11]
Тем не менее, некоторый интерес к холодному синтезу продолжался на протяжении десятилетий — например, неудачная попытка репликации, финансируемая Google, была опубликована в выпуске Nature за 2019 год . [12] [13] Небольшое сообщество исследователей продолжает изучать его, [6] [14] [15] часто под альтернативными обозначениями низкоэнергетических ядерных реакций ( LENR ) или ядерной науки о конденсированных средах ( CMNS ). [16] [17] [18] [19]
Обычно считается, что ядерный синтез происходит при температурах в десятки миллионов градусов. Это называется « термоядерным синтезом ». С 1920-х годов высказывались предположения, что ядерный синтез может быть возможен при гораздо более низких температурах путем каталитического синтеза водорода, абсорбированного в металлическом катализаторе. В 1989 году заявление Стэнли Понса и Мартина Флейшмана (тогда одного из ведущих мировых электрохимиков ) о том, что такой холодный синтез наблюдался, вызвало кратковременную сенсацию в СМИ, прежде чем большинство ученых раскритиковали их заявление как неверное, поскольку многие обнаружили, что они не могут воспроизвести избыточное тепло. С момента первоначального заявления исследования холодного синтеза продолжились небольшим сообществом исследователей, которые верят, что такие реакции происходят, и надеются получить более широкое признание за свои экспериментальные доказательства.
Способность палладия поглощать водород была признана еще в девятнадцатом веке Томасом Грэхемом . [20] [21] В конце 1920-х годов два австрийских ученых, Фридрих Панет и Курт Петерс , первоначально сообщили о превращении водорода в гелий путем ядерного катализа, когда водород поглощался мелкодисперсным палладием при комнатной температуре. Однако позже авторы отказались от этого отчета, заявив, что измеренный ими гелий был обусловлен фоном из воздуха. [20] [22]
В 1927 году шведский ученый Джон Тандберг сообщил, что он синтезировал гелий из водорода в электролитической ячейке с палладиевыми электродами. [20] На основе своей работы он подал заявку на шведский патент на «метод получения гелия и полезной энергии реакции». [20] Из-за отказа Панета и Петерса и его неспособности объяснить физический процесс его заявка на патент была отклонена. [20] [23] После открытия дейтерия в 1932 году Тандберг продолжил свои эксперименты с тяжелой водой . [20] Последние эксперименты, проведенные Тандбергом с тяжелой водой, были похожи на первоначальный эксперимент Флейшмана и Понса. [24] Флейшман и Понс не знали о работе Тандберга. [25] [текст 1] [текст 2]
Термин «холодный синтез» был использован еще в 1956 году в статье в The New York Times о работе Луиса Альвареса по мюонному катализируемому синтезу . [26] Пол Палмер , а затем Стивен Джонс из Университета Бригама Янга использовали термин «холодный синтез» в 1986 году в исследовании «геослияния», возможного существования синтеза с участием изотопов водорода в ядре планеты . [27] В своей оригинальной статье по этой теме с Клинтоном Ван Сикленом, представленной в 1985 году, Джонс ввел термин «пьезоядерный синтез». [27] [28]
Самые известные заявления о холодном синтезе были сделаны Стэнли Понсом и Мартином Флейшманном в 1989 году. После непродолжительного периода интереса со стороны более широкого научного сообщества их отчеты были подвергнуты сомнению физиками-ядерщиками. Понс и Флейшманн никогда не отказывались от своих заявлений, но переместили свою исследовательскую программу из США во Францию после того, как разразился спор.
Мартин Флейшман из Университета Саутгемптона и Стэнли Понс из Университета Юты выдвинули гипотезу, что высокая степень сжатия и подвижность дейтерия , которые могут быть достигнуты в металлическом палладии с помощью электролиза, могут привести к ядерному синтезу. [29] Для исследования они провели эксперименты по электролизу с использованием палладиевого катода и тяжелой воды в калориметре , изолированном сосуде, предназначенном для измерения технологического тепла. Ток подавался непрерывно в течение многих недель, при этом тяжелая вода обновлялась через определенные интервалы. [29] Считалось, что часть дейтерия накапливалась внутри катода, но большая часть выходила из ячейки, присоединяясь к кислороду, вырабатываемому на аноде. [30] Большую часть времени мощность, подводимая к ячейке, была равна расчетной мощности, оставляя ячейку в пределах точности измерений, а температура ячейки была стабильной на уровне около 30 °C. Но затем, в какой-то момент (в некоторых экспериментах), температура внезапно возросла примерно до 50 °C без изменения входной мощности. Эти высокотемпературные фазы длились бы два дня или больше и повторялись бы несколько раз в любом данном эксперименте, как только они произошли. Расчетная мощность, выходящая из ячейки, была бы значительно выше входной мощности во время этих высокотемпературных фаз. В конце концов высокотемпературные фазы больше не возникали бы в конкретной ячейке. [30]
В 1988 году Флейшманн и Понс обратились в Министерство энергетики США за финансированием более крупной серии экспериментов. До этого момента они финансировали свои эксперименты, используя небольшое устройство, построенное за 100 000 долларов из собственного кармана . [31] Заявка на грант была передана на рецензирование , и одним из рецензентов был Стивен Джонс из Университета Бригама Янга . [31] Джонс некоторое время работал над мюонным катализируемым синтезом , известным методом индукции ядерного синтеза без высоких температур, и написал статью на эту тему под названием «Холодный ядерный синтез», которая была опубликована в журнале Scientific American в июле 1987 года. Флейшманн, Понс и коллеги время от времени встречались с Джонсом и коллегами в Юте, чтобы поделиться исследованиями и методами. В это время Флейшманн и Понс описывали свои эксперименты как генерирующие значительную «избыточную энергию», в том смысле, что ее нельзя было объяснить только химическими реакциями . [30] Они считали, что такое открытие может иметь значительную коммерческую ценность и будет иметь право на патентную защиту. Джонс, однако, измерял поток нейтронов, что не представляло коммерческого интереса. [31] [ необходимо разъяснение ] Чтобы избежать будущих проблем, команды, по-видимому, согласились опубликовать свои результаты одновременно, хотя их отчеты о встрече 6 марта различаются. [32]
В середине марта 1989 года обе исследовательские группы были готовы опубликовать свои результаты, и Флейшманн и Джонс договорились встретиться в аэропорту 24 марта, чтобы отправить свои статьи в Nature через FedEx . [32] Однако Флейшманн и Понс, под давлением Университета Юты, который хотел установить приоритет открытия, [33] нарушили свое очевидное соглашение, раскрыв свою работу на пресс-конференции 23 марта [34] (они заявили в пресс-релизе, что она будет опубликована в Nature [34], но вместо этого отправили свою статью в Journal of Electroanalytical Chemistry ). [31] Расстроенный Джонс отправил свою статью по факсу в Nature после пресс-конференции. [32]
Заявление Флейшмана и Понса привлекло широкое внимание СМИ. [примечания 1] Но открытие в 1986 году высокотемпературной сверхпроводимости сделало научное сообщество более открытым для откровений неожиданных научных результатов, которые могли бы иметь огромные экономические последствия и которые могли бы быть надежно воспроизведены, даже если бы они не были предсказаны устоявшимися теориями. [36] Многим ученым также напомнили об эффекте Мёссбауэра , процессе, включающем ядерные переходы в твердом теле. Его открытие 30 лет назад также было неожиданным, хотя оно было быстро воспроизведено и объяснено в рамках существующей физической структуры. [37]
Объявление о новом предполагаемом чистом источнике энергии произошло в решающее время: взрослые все еще помнили нефтяной кризис 1973 года и проблемы, вызванные зависимостью от нефти, антропогенное глобальное потепление начинало становиться печально известным, антиядерное движение называло атомные электростанции опасными и добивалось их закрытия, люди имели в виду последствия открытой добычи полезных ископаемых , кислотные дожди , парниковый эффект и разлив нефти Exxon Valdez , который произошел на следующий день после объявления. [38] На пресс-конференции Чейз Н. Петерсон , Флейшманн и Понс, подкрепленные солидностью своих научных полномочий, неоднократно заверяли журналистов, что холодный синтез решит экологические проблемы и обеспечит безграничный неисчерпаемый источник чистой энергии, используя в качестве топлива только морскую воду. [39] Они сказали, что результаты были подтверждены десятки раз, и у них нет никаких сомнений в них. [40] В сопроводительном пресс-релизе цитируются слова Флейшмана: «То, что мы сделали, — это открыло дверь новой области исследований, мы предполагаем, что открытие будет относительно легко превратить в полезную технологию для производства тепла и электроэнергии, но необходима непрерывная работа, во-первых, для дальнейшего понимания науки, а во-вторых, для определения ее ценности для экономики энергетики». [41]
Хотя экспериментальный протокол не был опубликован, физики в нескольких странах попытались, но потерпели неудачу, повторить явление избыточного тепла. Первая статья, представленная в Nature, воспроизводящая избыточное тепло, хотя и прошла рецензирование, была отклонена, поскольку большинство подобных экспериментов были отрицательными, и не было теорий, которые могли бы объяснить положительный результат; [примечания 2] [42] эта статья была позже принята к публикации журналом Fusion Technology .
Натан Льюис , профессор химии в Калифорнийском технологическом институте , возглавил одну из самых амбициозных попыток проверки, попробовав множество вариаций эксперимента без успеха, [43] в то время как физик ЦЕРНа Дуглас Р. О. Моррисон сказал, что «по сути все» попытки в Западной Европе потерпели неудачу. [6] Даже те, кто сообщал об успехе, испытывали трудности с воспроизведением результатов Флейшмана и Понса. [44] 10 апреля 1989 года группа в Техасском университете A&M опубликовала результаты избыточного тепла, а позднее в тот же день группа в Технологическом институте Джорджии объявила о производстве нейтронов — сильнейшем повторении, объявленном на тот момент благодаря обнаружению нейтронов и репутации лаборатории. [45] 12 апреля Понс был отмечен на собрании ACS. [45] Но 13 апреля Технологический институт Джорджии отозвал свое заявление, объяснив, что их нейтронные детекторы давали ложные положительные результаты при воздействии тепла. [45] [46]
Другая попытка независимого воспроизведения, возглавляемая Робертом Хаггинсом из Стэнфордского университета , которая также сообщила о раннем успехе с контролем легкой воды, [47] стала единственной научной поддержкой холодного синтеза на слушаниях в Конгрессе США 26 апреля. [текст 3] Но когда он наконец представил свои результаты, он сообщил об избыточном тепле всего в один градус Цельсия , результат, который можно было объяснить химическими различиями между тяжелой и легкой водой в присутствии лития. [примечания 3] Он не пытался измерить какое-либо излучение [48], и его исследование было высмеяно учеными, которые увидели его позже. [49] В течение следующих шести недель конкурирующие заявления, встречные заявления и предлагаемые объяснения удерживали то, что называлось «холодным синтезом» или «путаницей слияния» в новостях. [32] [50]
В апреле 1989 года Флейшман и Понс опубликовали «предварительную заметку» в журнале «Journal of Electroanalytical Chemistry» . [29] В этой статье, в частности, был показан гамма-пик без соответствующего ему комптоновского края , что указывало на то, что они совершили ошибку, заявив о наличии побочных продуктов синтеза. [51] Флейшман и Понс ответили на эту критику, [52] но единственное, что осталось ясным, это то, что гамма-излучение не было зарегистрировано, и что Флейшман отказался признавать какие-либо ошибки в данных. [53] Гораздо более длинная статья, опубликованная годом позже, подробно описывала калориметрию, но не включала никаких ядерных измерений. [30]
Тем не менее, Флейшманн и Понс, а также ряд других исследователей, которые обнаружили положительные результаты, остались убеждены в своих выводах. [6] Университет Юты обратился в Конгресс с просьбой выделить 25 миллионов долларов на продолжение исследования, и Понс должен был встретиться с представителями президента Буша в начале мая. [6]
30 апреля 1989 года холодный синтез был объявлен мертвым газетой The New York Times . В тот же день Times назвала это цирком, а Boston Herald на следующий день раскритиковала холодный синтез. [54]
1 мая 1989 года Американское физическое общество провело сессию по холодному синтезу в Балтиморе, включавшую множество отчетов об экспериментах, которые не смогли предоставить доказательств холодного синтеза. В конце сессии восемь из девяти ведущих докладчиков заявили, что считают первоначальное заявление Флейшмана и Понса мертвым, а девятый, Иоганн Рафельски , воздержался. [6] Стивен Э. Кунин из Калтеха назвал отчет Юты результатом « некомпетентности и заблуждения Понса и Флейшмана », что было встречено овациями стоя. [55] Дуглас Р. О. Моррисон, физик, представляющий ЦЕРН , был первым, кто назвал этот эпизод примером патологической науки . [6] [56]
4 мая из-за всей этой новой критики встречи с различными представителями Вашингтона были отменены. [57]
С 8 мая только результаты A&M по тритию поддерживали холодный синтез на плаву. [58]
В июле и ноябре 1989 года журнал Nature опубликовал статьи, критикующие заявления о холодном синтезе. [59] [60] Отрицательные результаты были также опубликованы в нескольких других научных журналах, включая Science , Physical Review Letters и Physical Review C (ядерная физика). [примечания 4]
В августе 1989 года, несмотря на эту тенденцию, штат Юта инвестировал 4,5 миллиона долларов в создание Национального института холодного синтеза. [61]
Министерство энергетики США организовало специальную комиссию для рассмотрения теории и исследований холодного синтеза. [62] Комиссия опубликовала свой отчет в ноябре 1989 года, заключив, что результаты на тот момент не представили убедительных доказательств того, что полезные источники энергии будут получены в результате явлений, приписываемых холодному синтезу. [63] Комиссия отметила большое количество неудач в воспроизведении избыточного тепла и большую непоследовательность сообщений о побочных продуктах ядерной реакции, ожидаемых установленной гипотезой . Ядерный синтез постулируемого типа будет несовместим с текущим пониманием и, если будет подтвержден, потребует, чтобы установленная гипотеза, возможно, даже сама теория, была расширена неожиданным образом. Комиссия выступила против специального финансирования исследований холодного синтеза, но поддержала скромное финансирование «целевых экспериментов в рамках общей системы финансирования». [64]
Сторонники холодного синтеза продолжали утверждать, что доказательства избыточного тепла были сильными, и в сентябре 1990 года Национальный институт холодного синтеза составил список 92 групп исследователей из 10 стран, которые сообщили о подтверждающих доказательствах избыточного тепла, но они отказались предоставить какие-либо собственные доказательства, утверждая, что это может поставить под угрозу их патенты. [65] Однако рекомендация комиссии не привела к дальнейшему финансированию со стороны DOE или NSF. [66] К этому моменту, однако, академический консенсус решительно перешел к обозначению холодного синтеза как своего рода «патологической науки». [8] [67]
В марте 1990 года Майкл Х. Саламон, физик из Университета Юты , и девять соавторов сообщили об отрицательных результатах. [68] Затем преподаватели университета были «ошеломлены», когда адвокат, представлявший Понса и Флейшмана, потребовал отозвать статью Саламона под угрозой судебного иска. Позже адвокат извинился; Флейшманн защищал угрозу как законную реакцию на предполагаемую предвзятость, проявленную критиками холодного синтеза. [69]
В начале мая 1990 года один из двух исследователей A&M, Кевин Вольф, признал возможность всплесков, но сказал, что наиболее вероятным объяснением было загрязнение тритием палладиевых электродов или просто загрязнение из-за небрежной работы. [70] В июне 1990 года статья в журнале Science научного обозревателя Гэри Таубса разрушила общественное доверие к результатам A&M по тритию, обвинив руководителя группы Джона Бокриса и одного из его аспирантов в всплеске трития в ячейки. [71] В октябре 1990 года Вольф наконец заявил, что результаты объясняются загрязнением тритием стержней. [72] Экспертная группа A&M по холодному синтезу пришла к выводу, что доказательства трития неубедительны и что, хотя они не могли исключить всплески, загрязнение и проблемы с измерениями были более вероятными объяснениями, [текст 4] и Бокрис так и не получил поддержки от своего факультета, чтобы возобновить свои исследования.
30 июня 1991 года Национальный институт холодного синтеза закрылся после того, как у него закончились средства; [73] он не обнаружил избыточного тепла, а его отчеты о производстве трития были встречены безразлично. [74]
1 января 1991 года Понс покинул Университет Юты и отправился в Европу. [74] [75] В 1992 году Понс и Флейшманн возобновили исследования в лаборатории IMRA корпорации Toyota Motor во Франции. [74] В 1995 году Флейшманн уехал в Англию, а контракт с Понсом не был возобновлен в 1998 году после того, как он потратил 40 миллионов долларов без каких-либо ощутимых результатов. [76] Лаборатория IMRA прекратила исследования холодного синтеза в 1998 году, потратив 12 миллионов фунтов стерлингов. [3] С тех пор Понс не делал публичных заявлений, и только Флейшманн продолжал выступать с докладами и публиковать статьи. [76]
В основном в 1990-х годах было опубликовано несколько книг, в которых критиковались методы исследования холодного синтеза и поведение исследователей холодного синтеза. [77] За эти годы появилось несколько книг, в которых они защищались. [78] Около 1998 года Университет Юты уже прекратил свои исследования, потратив более 1 миллиона долларов, а летом 1997 года Япония прекратила исследования и закрыла собственную лабораторию, потратив 20 миллионов долларов. [79]
Обзор 1991 года, проведенный сторонником холодного синтеза, подсчитал, что «около 600 ученых» все еще проводили исследования. [80] После 1991 года исследования холодного синтеза продолжались только в относительной безвестности, проводимые группами, которым становилось все труднее получать государственное финансирование и поддерживать программы открытыми. Эти небольшие, но преданные своему делу группы исследователей холодного синтеза продолжали проводить эксперименты с использованием электролизных установок Флейшмана и Понса, несмотря на неприятие со стороны основного сообщества. [14] [15] [81] По оценкам Boston Globe в 2004 году, в этой области работало всего 100–200 исследователей, большинство из которых пострадали от ущерба своей репутации и карьеры. [82] После того, как основные споры вокруг Понса и Флейшмана закончились, исследования холодного синтеза финансировались частными и небольшими государственными научными инвестиционными фондами в Соединенных Штатах, Италии, Японии и Индии. Например, в журнале Nature в мае 2019 года сообщалось , что Google потратила около 10 миллионов долларов на исследования холодного синтеза. Группа ученых из известных исследовательских лабораторий (например, MIT , Lawrence Berkeley National Lab и других) несколько лет работала над созданием экспериментальных протоколов и методов измерения в попытке переоценить холодный синтез на высоком уровне научной строгости. Их сообщенный вывод: холодного синтеза нет. [83]
В 2021 году, после публикации Nature в 2019 году аномальных результатов, которые могут быть объяснены только некоторым локализованным синтезом, ученые из Центра надводных боевых действий ВМС, Индийского головного отделения объявили, что они собрали группу ученых из ВМС, армии и Национального института стандартов и технологий для проведения нового скоординированного исследования. [12] За некоторыми исключениями, исследователи столкнулись с трудностями при публикации в основных журналах. [6] [14] [7] [15] Остальные исследователи часто называют свою область низкоэнергетическими ядерными реакциями (LENR), химически активируемыми ядерными реакциями (CANR), [84] решеточными ядерными реакциями (LANR), конденсированной ядерной наукой (CMNS) или решеточными ядерными реакциями; одна из причин заключается в том, чтобы избежать негативных коннотаций , связанных с «холодным синтезом». [81] [85] Новые названия избегают смелых выводов, таких как намек на то, что синтез действительно происходит. [86]
Исследователи, которые продолжают свои исследования, признают, что недостатки в первоначальном объявлении являются основной причиной маргинализации предмета, и они жалуются на хроническую нехватку финансирования [87] и отсутствие возможностей опубликовать свою работу в журналах с самым высоким рейтингом. [88] Университетские исследователи часто не желают исследовать холодный синтез, потому что их коллеги будут высмеивать их, а их профессиональная карьера будет под угрозой. [89] В 1994 году Дэвид Гудштейн , профессор физики в Калифорнийском технологическом институте , выступал за повышенное внимание со стороны основных исследователей и описывал холодный синтез следующим образом:
Изгой, изгой научной среды. Между холодным синтезом и уважаемой наукой фактически нет никакой коммуникации. Статьи по холодному синтезу почти никогда не публикуются в рецензируемых научных журналах, в результате чего эти работы не получают нормального критического обзора, которого требует наука. С другой стороны, поскольку сторонники холодного синтеза считают себя сообществом, находящимся в осаде, внутренней критики мало. Эксперименты и теории, как правило, принимаются за чистую монету, из-за страха дать еще больше пищи для внешних критиков, если кто-то за пределами группы потрудился их послушать. В таких обстоятельствах процветают психи, что ухудшает положение тех, кто верит, что здесь происходит серьезная наука. [37]
Исследователи ВМС США в Центре космических и военно-морских боевых систем (SPAWAR) в Сан-Диего изучают холодный синтез с 1989 года. [84] [90] В 2002 году они выпустили двухтомный отчет «Тепловые и ядерные аспекты системы Pd/D 2 O» с просьбой о финансировании. [91] Эта и другие опубликованные статьи побудили Министерство энергетики (DOE) провести обзор в 2004 году . [84]
В августе 2003 года министр энергетики США Спенсер Абрахам приказал Министерству энергетики организовать второй обзор этой области. [92] Это произошло благодаря письму, отправленному в апреле 2003 года Питером Л. Хагельштейном из Массачусетского технологического института , [93] : 3 , и публикации множества новых статей, в том числе итальянского ENEA и других исследователей на Международной конференции по холодному синтезу 2003 года, [94] а также двухтомной книги, выпущенной американским SPAWAR в 2002 году. [84] Исследователей холодного синтеза попросили представить обзорный документ всех доказательств с момента обзора 1989 года. Отчет был опубликован в 2004 году. Мнения рецензентов «разделились примерно поровну» по вопросу о том, производили ли эксперименты энергию в форме тепла, но «большинство рецензентов, даже те, кто принял доказательства избыточного производства энергии, «заявляли, что эффекты не повторяются, величина эффекта не увеличилась за более чем десятилетие работы, и что многие из сообщенных экспериментов не были хорошо задокументированы»». [92] [95] Подводя итог, рецензенты обнаружили, что доказательства холодного синтеза все еще не были убедительны 15 лет спустя, и они не рекомендовали федеральную исследовательскую программу. [92] [95] Они только рекомендовали агентствам рассмотреть возможность финансирования отдельных хорошо продуманных исследований в конкретных областях, где исследования «могли бы быть полезны для разрешения некоторых противоречий в этой области». [92] [95] Они резюмировали свои выводы следующим образом:
Хотя с момента обзора этой темы в 1989 году был достигнут значительный прогресс в усовершенствовании калориметров, выводы, к которым пришли рецензенты сегодня, аналогичны выводам, сделанным в обзоре 1989 года.
Текущие рецензенты определили ряд основных направлений научных исследований, которые могли бы быть полезны для разрешения некоторых противоречий в этой области, два из которых: 1) аспекты материаловедения дейтерированных металлов с использованием современных методов характеризации и 2) изучение частиц, предположительно испускаемых дейтерированной фольгой, с использованием современных приборов и методов. Рецензенты считали, что эта область выиграет от процессов рецензирования, связанных с подачей предложений в агентства и подачей статей в архивные журналы.— Отчет по обзору низкоэнергетических ядерных реакций, Министерство энергетики США, декабрь 2004 г. [96]
Исследователи холодного синтеза придали отчету «розовый оттенок» [95] , отметив, что к ним наконец-то стали относиться как к обычным ученым, и что отчет повысил интерес к этой области и вызвал «огромный всплеск интереса к финансированию исследований холодного синтеза». [95] Однако в статье BBC 2009 года о встрече Американского химического общества по холодному синтезу цитировался физик-теоретик Фрэнк Клоуз , который заявил, что проблемы, которые преследовали первоначальное заявление о холодном синтезе, все еще существуют: результаты исследований до сих пор не подтверждены независимыми организациями, а обнаруженные необъяснимые явления маркируются как «холодный синтез», даже если это не так, чтобы привлечь внимание журналистов. [87]
В феврале 2012 года миллионер Сидни Киммел , убежденный в том, что холодный синтез стоит того, чтобы в него инвестировать, в интервью с физиком Робертом Дунканом 19 апреля 2009 года в американском новостном шоу 60 Minutes [97] , выделил грант в размере 5,5 млн долларов Университету Миссури для создания Института ядерного возрождения Сидни Киммела (SKINR). Грант был предназначен для поддержки исследований взаимодействия водорода с палладием, никелем или платиной в экстремальных условиях. [97] [98] [99] В марте 2013 года Грэм К. Хаблер, физик-ядерщик, проработавший в Военно-морской исследовательской лаборатории 40 лет, был назначен директором. [100] Один из проектов SKINR заключается в воспроизведении эксперимента 1991 года, в котором, по словам профессора, связанного с проектом, Марка Преласа, были зарегистрированы вспышки миллионов нейтронов в секунду, что было остановлено, потому что «его исследовательский счет был заморожен». Он утверждает, что новый эксперимент уже зафиксировал «нейтронные выбросы на уровне, аналогичном наблюдению 1991 года». [101] [102]
В мае 2016 года Комитет Палаты представителей США по вооруженным силам в своем докладе по Закону о национальной обороне 2017 года поручил министру обороны «предоставить Комитету Палаты представителей по вооруженным силам краткий отчет о военной пользе последних достижений американской промышленной базы LENR к 22 сентября 2016 года». [103] [104]
После заявления Флейшмана и Понса Итальянское национальное агентство по новым технологиям, энергетике и устойчивому экономическому развитию ( ENEA ) финансировало исследования Франко Скарамуцци по вопросу о том, можно ли измерить избыточное тепло от металлов, загруженных дейтериевым газом. [105] Такие исследования распределены по отделам ENEA, лабораториям CNR , INFN , университетам и промышленным лабораториям в Италии, где группа продолжает пытаться достичь надежной воспроизводимости (т. е. добиться того, чтобы явление происходило в каждой ячейке и в течение определенного периода времени). В 2006–2007 годах ENEA начало исследовательскую программу, которая, как утверждалось, обнаружила избыточную мощность до 500 процентов, а в 2009 году ENEA провело 15-ю конференцию по холодному синтезу. [94] [106]
В период с 1992 по 1997 год Министерство международной торговли и промышленности Японии спонсировало программу «Новая водородная энергия (NHE)» стоимостью 20 миллионов долларов США для исследования холодного синтеза. [107] Объявляя о завершении программы в 1997 году, директор и бывший сторонник исследований холодного синтеза Хидео Икегами заявил: «Мы не смогли достичь того, что было первоначально заявлено в отношении холодного синтеза. (...) Мы не видим никаких причин предлагать больше денег на следующий год или на будущее». [107] В 1999 году было создано Японское общество исследований холодного синтеза для содействия независимым исследованиям холодного синтеза, которые продолжались в Японии. [108] Общество проводит ежегодные встречи. [109] Возможно, самым известным японским исследователем холодного синтеза был Ёсиаки Арата из Университета Осаки, который в ходе демонстрации заявил о производстве избыточного тепла при введении газообразного дейтерия в ячейку, содержащую смесь палладия и оксида циркония, [текст 5] это утверждение поддержали японский исследователь Акира Китамура из Университета Кобе [110] и Майкл МакКубре из SRI.
В 1990-х годах Индия прекратила свои исследования в области холодного синтеза в Центре атомных исследований Бхабхи из-за отсутствия консенсуса среди ведущих ученых и осуждения исследований США. [111] Тем не менее, в 2008 году Национальный институт перспективных исследований рекомендовал индийскому правительству возобновить эти исследования. Проекты были начаты в Индийском технологическом институте Ченнаи , Центре атомных исследований Бхабхи и Центре атомных исследований Индиры Ганди . [111] Однако среди ученых все еще существует скептицизм, и, по всем практическим причинам, исследования застопорились с 1990-х годов. [112] Специальный раздел в индийском многопрофильном журнале Current Science опубликовал 33 статьи по холодному синтезу в 2015 году, написанные крупными исследователями холодного синтеза, включая нескольких индийских исследователей. [113]
Эксперимент по холодному синтезу обычно включает в себя:
Электролизные ячейки могут быть как с открытыми, так и с закрытыми ячейками. В системах с открытыми ячейками продукты электролиза, которые являются газообразными, могут покидать ячейку. В экспериментах с закрытыми ячейками продукты улавливаются, например, путем каталитической рекомбинации продуктов в отдельной части экспериментальной системы. Эти эксперименты обычно стремятся к стационарному состоянию, при этом электролит периодически заменяется. Существуют также эксперименты по «теплу после смерти», где выделение тепла отслеживается после отключения электрического тока.
Самая простая установка ячейки холодного синтеза состоит из двух электродов, погруженных в раствор, содержащий палладий и тяжелую воду. Затем электроды подключаются к источнику питания для передачи электричества от одного электрода к другому через раствор. [114] Даже когда сообщается об аномальном тепле, могут пройти недели, прежде чем оно начнет появляться — это известно как «время загрузки», время, необходимое для насыщения палладиевого электрода водородом (см. раздел «Коэффициент загрузки»).
Ранние открытия Флейшмана и Понса относительно гелия, нейтронного излучения и трития никогда не были воспроизведены удовлетворительно, а его уровни были слишком низкими для заявленного производства тепла и не соответствовали друг другу. [115] Нейтронное излучение было зарегистрировано в экспериментах по холодному синтезу на очень низких уровнях с использованием различных типов детекторов, но уровни были слишком низкими, близкими к фону и обнаруживались слишком редко, чтобы предоставить полезную информацию о возможных ядерных процессах. [116]
Наблюдение за избыточным теплом основано на энергетическом балансе . Различные источники входной и выходной энергии непрерывно измеряются. При нормальных условиях входная энергия может быть сопоставлена с выходной энергией в пределах экспериментальной ошибки. В экспериментах, таких как те, что проводили Флейшманн и Понс, электролитическая ячейка, работающая стабильно при одной температуре, переходит к работе при более высокой температуре без увеличения приложенного тока. [30] Если бы более высокие температуры были реальными, а не экспериментальным артефактом, энергетический баланс показал бы неучтенный член. В экспериментах Флейшманна и Понса скорость предполагаемого образования избыточного тепла находилась в диапазоне 10–20% от общего входного количества, хотя это не могло быть надежно воспроизведено большинством исследователей. [117] Исследователь Натан Льюис обнаружил, что избыточное тепло в оригинальной статье Флейшманна и Понса не измерялось, а оценивалось на основе измерений, в которых не было никакого избыточного тепла. [118]
Не имея возможности производить избыточное тепло или нейтроны, и поскольку положительные эксперименты были полны ошибок и давали разрозненные результаты, большинство исследователей заявили, что производство тепла не было реальным эффектом, и прекратили работу над экспериментами. [119] В 1993 году, после своего первоначального отчета, Флейшманн сообщил об экспериментах по «теплу после смерти» — где избыточное тепло измерялось после того, как электрический ток, подаваемый в электролитическую ячейку, был выключен. [120] Этот тип отчетов также стал частью последующих заявлений о холодном синтезе. [121]
Известные случаи ядерных реакций, помимо производства энергии, также производят нуклоны и частицы на легко наблюдаемых баллистических траекториях. В поддержку своего заявления о том, что ядерные реакции происходили в их электролитических ячейках, Флейшман и Понс сообщили о потоке нейтронов в 4000 нейтронов в секунду, а также об обнаружении трития. Классическое отношение ветвления для ранее известных реакций синтеза, которые производят тритий, предсказало бы, при мощности в 1 Вт , производство 10 12 нейтронов в секунду, уровни, которые были бы фатальными для исследователей. [122] В 2009 году Мозиер-Босс и др. сообщили о том, что они назвали первым научным отчетом о высокоэнергетических нейтронах, с использованием пластиковых детекторов излучения CR-39 , [90] но эти заявления не могут быть подтверждены без количественного анализа нейтронов. [123] [124]
Несколько средних и тяжелых элементов, таких как кальций, титан, хром, марганец, железо, кобальт, медь и цинк, были обнаружены несколькими исследователями, такими как Тадахико Мизуно или Джордж Майли . Отчет, представленный Министерству энергетики США (DOE) в 2004 году, показал, что фольга, загруженная дейтерием, может быть использована для обнаружения продуктов реакции синтеза, и, хотя рецензенты сочли представленные им доказательства неубедительными, они указали, что эти эксперименты не использовали самые современные методы. [125]
В ответ на сомнения относительно отсутствия ядерных продуктов исследователи холодного синтеза попытались захватить и измерить ядерные продукты, коррелирующие с избыточным теплом. [126] Значительное внимание было уделено измерению производства 4 He. [17] Однако сообщаемые уровни очень близки к фоновым, поэтому нельзя исключать загрязнение следовыми количествами гелия, обычно присутствующими в воздухе. В отчете, представленном в DOE в 2004 году, мнения рецензентов разделились относительно доказательств наличия 4 He, при этом в самых негативных обзорах делался вывод о том, что, хотя обнаруженные количества превышали фоновые уровни, они были очень близки к ним и, следовательно, могли быть вызваны загрязнением из воздуха. [127]
Одним из главных критических замечаний к холодному синтезу было то, что дейтрон-дейтронный синтез в гелий, как ожидалось, приведет к образованию гамма-лучей , которые не были обнаружены и не наблюдались в последующих экспериментах по холодному синтезу. [44] [128] Исследователи холодного синтеза с тех пор заявляли, что обнаружили рентгеновские лучи, гелий, нейтроны [129] и ядерные превращения . [130] Некоторые исследователи также заявляют, что обнаружили их, используя только легкую воду и никелевые катоды. [129] Группа DOE 2004 года выразила обеспокоенность по поводу низкого качества теоретической основы, представленной сторонниками холодного синтеза для объяснения отсутствия гамма-лучей. [127]
Исследователи в этой области не пришли к единому мнению относительно теории холодного синтеза. [131] В одном из предложений рассматривается, что водород и его изотопы могут быть поглощены некоторыми твердыми телами, включая гидрид палладия , при высоких плотностях. Это создает высокое парциальное давление, уменьшая среднее разделение изотопов водорода. Однако уменьшение разделения недостаточно для создания скоростей синтеза, заявленных в первоначальном эксперименте, в десять раз. [132] Также было предложено, что более высокая плотность водорода внутри палладия и более низкий потенциальный барьер могут повысить возможность синтеза при более низких температурах, чем ожидалось из простого применения закона Кулона . Электронное экранирование положительных ядер водорода отрицательными электронами в решетке палладия было предложено комиссии DOE 2004 года, [133] но группа сочла теоретические объяснения неубедительными и несовместимыми с текущими физическими теориями. [96]
Критика заявлений о холодном синтезе обычно принимает одну из двух форм: либо указание на теоретическую неправдоподобность того, что реакции синтеза происходили в электролизных установках, либо критика измерений избыточного тепла как ложных, ошибочных или из-за плохой методологии или контроля. Существует несколько причин, по которым известные реакции синтеза являются маловероятным объяснением для заявлений об избыточном тепле и связанном с ними холодном синтезе. [текст 6]
Поскольку все ядра заряжены положительно, они сильно отталкиваются друг от друга. [44] Обычно, при отсутствии катализатора, такого как мюон , для преодоления этого заряженного отталкивания требуются очень высокие кинетические энергии . [134] [135] Экстраполируя известные скорости синтеза, скорость некатализированного синтеза при комнатной температуре будет на 50 порядков ниже, чем необходимо для учета сообщаемого избыточного тепла. [136] В мюон-катализируемом синтезе происходит больше синтезов, поскольку присутствие мюона заставляет ядра дейтерия быть в 207 раз ближе, чем в обычном дейтериевом газе. [137] Но ядра дейтерия внутри решетки палладия находятся дальше друг от друга, чем в дейтериевом газе, и реакций синтеза должно быть меньше, а не больше. [132]
Панет и Петерс в 1920-х годах уже знали, что палладий может поглощать до 900 раз больше своего собственного объема газообразного водорода, сохраняя его при давлении в несколько тысяч раз большем, чем атмосферное . [138] Это привело их к мысли, что они могут увеличить скорость ядерного синтеза, просто загрузив палладиевые стержни газообразным водородом. [138] Затем Тандберг попытался провести тот же эксперимент, но использовал электролиз, чтобы заставить палладий поглощать больше дейтерия и заставить дейтерий сильнее объединиться внутри стержней, тем самым предвосхищая основные элементы эксперимента Флейшмана и Понса. [138] [24] Все они надеялись, что пары ядер водорода сольются вместе, образуя гелий, который в то время был необходим в Германии для заполнения цеппелинов , но никаких доказательств наличия гелия или увеличения скорости синтеза так и не было найдено. [138]
Это также было убеждением геолога Палмера, который убедил Стивена Джонса, что гелий-3, встречающийся в природе на Земле, возможно, появился в результате синтеза с участием изотопов водорода внутри катализаторов, таких как никель и палладий. [139] Это привело их команду в 1986 году к независимому созданию той же экспериментальной установки, что и у Флейшмана и Понса (палладиевый катод, погруженный в тяжелую воду, поглощающий дейтерий посредством электролиза). [140] Флейшман и Понс имели во многом такое же убеждение, [141] но они рассчитали давление, которое составило 1027 атмосфер , когда эксперименты по холодному синтезу достигают соотношения нагрузки всего один к одному, что составляет всего лишь от 10 000 до 20 000 атмосфер. [текст 7] Джон Р. Хейзенга говорит, что они неправильно истолковали уравнение Нернста , что привело их к убеждению, что было достаточно давления, чтобы приблизить дейтроны так близко друг к другу, что произойдет спонтанное слияние. [142]
Обычный синтез дейтронов представляет собой двухэтапный процесс, [текст 6] , в котором образуется нестабильный высокоэнергетический промежуточный продукт :
Эксперименты показали только три пути распада для этого возбужденного ядра, причем отношение ветвления показывает вероятность того, что любой данный промежуточный продукт следует определенному пути. [текст 6] Продукты, образующиеся посредством этих путей распада, следующие:
Только около одного из миллиона посредников выбирают третий путь, что делает его продукты очень редкими по сравнению с другими путями. [44] Этот результат согласуется с предсказаниями модели Бора . [текст 8] Если бы 1 ватт (6,242 × 10 18 эВ/с) [примечания 5] был произведен из ~2,2575 × 10 11 слияний дейтронов в секунду, с известными коэффициентами ветвления, полученные нейтроны и тритий ( 3 H) можно было бы легко измерить. [44] [143] Некоторые исследователи сообщили об обнаружении 4 He, но без ожидаемого образования нейтронов или трития; такой результат потребовал бы коэффициентов ветвления, сильно благоприятствующих третьему пути, с фактическими скоростями первых двух путей, по крайней мере, на пять порядков ниже, чем наблюдения из других экспериментов, что напрямую противоречит как теоретически предсказанным, так и наблюдаемым вероятностям ветвления. [текст 6] Эти отчеты о производстве 4 He не включали обнаружение гамма-лучей , что потребовало бы, чтобы третий путь был каким-то образом изменен, чтобы гамма-лучи больше не испускались. [текст 6]
Известная скорость процесса распада вместе с межатомным расстоянием в металлическом кристалле делает передачу тепла избыточной энергии 24 МэВ в решетку основного металла до распада посредника необъяснимой с помощью традиционных представлений о передаче импульса и энергии, [144] и даже тогда были бы измеримые уровни излучения. [145] Кроме того, эксперименты показывают, что соотношения синтеза дейтерия остаются постоянными при различных энергиях. [146] В целом, давление и химическая среда вызывают лишь небольшие изменения в соотношениях синтеза. [146] Раннее объяснение привлекало процесс Оппенгеймера-Филлипса при низких энергиях, но его величина была слишком мала, чтобы объяснить измененные соотношения. [147]
Установки холодного синтеза используют входной источник питания (чтобы якобы обеспечить энергию активации ), электрод платиновой группы , источник дейтерия или водорода, калориметр и, иногда, детекторы для поиска побочных продуктов, таких как гелий или нейтроны. Критики по-разному высказывали несогласие с каждым из этих аспектов и утверждали, что до сих пор не было последовательного воспроизведения заявленных результатов холодного синтеза ни по выходу энергии, ни по побочным продуктам. Некоторые исследователи холодного синтеза, которые утверждают, что они могут последовательно измерять избыточный тепловой эффект, утверждали, что кажущееся отсутствие воспроизводимости может быть связано с отсутствием контроля качества в металле электрода или количестве водорода или дейтерия, загруженных в систему. Критики также высказали несогласие с тем, что они называют ошибками или ошибками интерпретации, которые исследователи холодного синтеза допустили в калориметрических анализах и энергетических бюджетах. [ необходима цитата ]
В 1989 году, после того как Флейшман и Понс сделали свои заявления, многие исследовательские группы пытались воспроизвести эксперимент Флейшмана-Понса, но безуспешно. Однако несколько других исследовательских групп сообщили об успешном воспроизведении холодного синтеза в это время. В июле 1989 года индийская группа из Центра атомных исследований Бхабха ( П. К. Айенгар и М. Шринивасан) и в октябре 1989 года группа Джона Бокриса из Техасского университета A&M сообщили о создании трития. В декабре 1990 года профессор Ричард Ориани из Университета Миннесоты сообщил об избыточном тепле. [148]
Группы, которые сообщили об успехах, обнаружили, что некоторые из их клеток производили эффект, в то время как другие клетки, которые были построены точно так же и использовали те же материалы, не производили эффекта. [149] Исследователи, которые продолжали работать над этой темой, утверждали, что за эти годы было сделано много успешных репликаций, но все еще есть проблемы с получением надежных репликаций. [150] Воспроизводимость является одним из основных принципов научного метода, и ее отсутствие заставило большинство физиков полагать, что несколько положительных отчетов можно отнести к экспериментальной ошибке. [149] [текст 9] В отчете Министерства энергетики США за 2004 год среди выводов и рекомендаций говорилось:
Обычно новые научные открытия заявляют, что они последовательны и воспроизводимы; в результате, если эксперименты не сложны, открытие обычно может быть подтверждено или опровергнуто в течение нескольких месяцев. Однако заявления о холодном синтезе необычны тем, что даже самые ярые сторонники холодного синтеза утверждают, что эксперименты по неизвестным причинам не являются последовательными и воспроизводимыми в настоящее время. (...) Внутренние противоречия и отсутствие предсказуемости и воспроизводимости остаются серьезными проблемами. (...) Группа рекомендует, чтобы исследовательские усилия по холодному синтезу в области производства тепла были сосредоточены в первую очередь на подтверждении или опровержении сообщений об избыточном тепле. [96]
Исследователи холодного синтеза ( МакКубре с 1994 г., [150] ENEA в 2011 г. [94] ) предположили, что ячейка, загруженная соотношением дейтерия и палладия ниже 100% (или 1:1), не будет производить избыточного тепла. [150] Поскольку большинство отрицательных репликаций с 1989 по 1990 г. не сообщали о своих соотношениях, это было предложено в качестве объяснения неудачной воспроизводимости. [150] Такое соотношение загрузки трудно получить, и некоторые партии палладия никогда не достигают его, поскольку давление вызывает трещины в палладии, позволяя дейтерию выходить. [150] Флейшманн и Понс никогда не раскрывали соотношение дейтерия и палладия, достигнутое в их ячейках; [151] больше нет партий палладия, используемых Флейшманном и Понсом (потому что поставщик теперь использует другой производственный процесс), [150] и у исследователей все еще возникают проблемы с поиском партий палладия, которые надежно обеспечивают выработку тепла. [150]
Некоторые исследовательские группы изначально сообщили, что они воспроизвели результаты Флейшмана и Понса, но позже отказались от своих отчетов и предложили альтернативное объяснение своих первоначальных положительных результатов. Группа из Georgia Tech обнаружила проблемы с их нейтронным детектором, а Texas A&M обнаружила плохую проводку в своих термометрах. [152] Эти отказы, в сочетании с отрицательными результатами из некоторых известных лабораторий, [6] привели большинство ученых к выводу еще в 1989 году, что ни один положительный результат не следует приписывать холодному синтезу. [152] [153]
Расчет избыточного тепла в электрохимических ячейках предполагает определенные предположения. [154] Ошибки в этих предположениях были предложены в качестве неядерных объяснений избыточного тепла.
Одно из предположений, сделанных Флейшманном и Понсом, заключается в том, что эффективность электролиза составляет почти 100%, то есть почти все электричество, подаваемое на ячейку, приводит к электролизу воды с незначительным резистивным нагревом и практически всем продуктом электролиза, оставляющим ячейку неизменной. [30] Это предположение дает количество энергии, затраченной на преобразование жидкого D2O в газообразные D2 и O2 . [ 155] Эффективность электролиза меньше единицы, если водород и кислород в значительной степени рекомбинируют внутри калориметра. Несколько исследователей описали потенциальные механизмы, с помощью которых этот процесс может происходить, и тем самым объясняют избыточное тепло в экспериментах по электролизу. [156] [157] [158]
Другое предположение заключается в том, что потеря тепла из калориметра сохраняет ту же связь с измеренной температурой, которая была обнаружена при калибровке калориметра. [30] Это предположение перестает быть точным, если распределение температуры внутри ячейки значительно изменяется по сравнению с условиями, при которых проводились калибровочные измерения. [159] Это может произойти, например, если циркуляция жидкости внутри ячейки значительно изменяется. [160] [161] Рекомбинация водорода и кислорода внутри калориметра также изменит распределение тепла и сделает калибровку недействительной. [158] [162] [163]
ISI определил холодный синтез как научную тему с наибольшим количеством опубликованных статей в 1989 году среди всех научных дисциплин. [ 164] Лауреат Нобелевской премии Джулиан Швингер объявил себя сторонником холодного синтеза осенью 1989 года, после того как большая часть откликов на первоначальные отчеты стала отрицательной. Он попытался опубликовать свою теоретическую статью «Холодный синтез: гипотеза» в Physical Review Letters , но рецензенты отвергли ее так резко, что он почувствовал себя глубоко оскорбленным, и в знак протеста ушел из Американского физического общества (издателя PRL ). [165] [166]
Количество статей резко сократилось после 1990 года из-за двух одновременных явлений: во-первых, ученые отказались от этой области; во-вторых, редакторы журналов отказались рассматривать новые статьи. В результате холодный синтез выпал из списков ISI. [164] [167] Исследователи, получившие отрицательные результаты, отвернулись от этой области; тех, кто продолжал публиковаться, просто игнорировали. [168] Статья 1993 года в Physics Letters A была последней статьей, опубликованной Флейшманном, и «одним из последних отчетов [Флейшмана], который был официально оспорен по техническим причинам скептиком холодного синтеза». [текст 10]
Журнал « The Journal of Fusion Technology» (FT) в 1990 году создал постоянную рубрику для статей по холодному синтезу, публикуя более дюжины статей в год и предоставляя основной выход для исследователей холодного синтеза. Когда главный редактор Джордж Х. Майли ушел на пенсию в 2001 году, журнал прекратил принимать новые статьи по холодному синтезу. [167] Это было приведено в качестве примера важности сочувствующих влиятельных лиц для публикации статей по холодному синтезу в определенных журналах. [167]
Спад публикаций по холодному синтезу был описан как «неудавшаяся информационная эпидемия». [текст 11] Внезапный всплеск сторонников, пока примерно 50% ученых не поддержали теорию, а затем спад, пока не осталось лишь очень небольшое число сторонников, был описан как характеристика патологической науки . [текст 12] [примечания 6] Отсутствие общего набора объединяющих концепций и методов помешало созданию плотной сети сотрудничества в этой области; исследователи прилагают усилия в своих собственных и разрозненных направлениях, что затрудняет переход к «нормальной» науке. [169]
Отчеты о холодном синтезе продолжали публиковаться в нескольких журналах, таких как Journal of Electroanalytical Chemistry и Il Nuovo Cimento . Некоторые статьи также появились в Journal of Physical Chemistry , Physics Letters A , International Journal of Hydrogen Energy и ряде японских и российских журналов по физике, химии и инжинирингу. [167] С 2005 года Naturwissenschaften публикует статьи о холодном синтезе; в 2009 году журнал включил исследователя холодного синтеза в свою редакционную коллегию. В 2015 году индийский многопрофильный журнал Current Science опубликовал специальный раздел, полностью посвященный статьям, связанным с холодным синтезом. [113]
В 1990-х годах группы, которые продолжали исследовать холодный синтез, и их сторонники основали (не рецензируемые) периодические издания, такие как Fusion Facts , Cold Fusion Magazine , Infinite Energy Magazine и New Energy Times, чтобы освещать разработки в области холодного синтеза и другие маргинальные заявления в области производства энергии, которые игнорировались в других местах. Интернет также стал основным средством общения и самостоятельной публикации для исследователей CF. [170]
Исследователи холодного синтеза в течение многих лет не могли добиться принятия своих статей на научных собраниях, что побудило их создать собственные конференции. Международная конференция по холодному синтезу (ICCF) впервые состоялась в 1990 году и с тех пор собиралась каждые 12–18 месяцев. Участники некоторых ранних конференций, как было описано, не критиковали статьи и презентации из-за страха дать повод для внешних критиков, [171] тем самым позволяя распространяться сумасшедшим и препятствуя проведению серьезной науки. [37] [примечания 7] Критики и скептики перестали посещать эти конференции, за исключением Дугласа Моррисона, [172] который умер в 2001 году. С основанием в 2004 году Международного общества ядерной науки о конденсированных веществах (ISCMNS) [173] конференция была переименована в Международную конференцию по ядерной науке о конденсированных веществах [81] [85] [174] — по причинам, которые подробно описаны в последующем разделе исследований выше — но в 2008 году вернули старое название. [175] Сторонники часто называют исследования холодного синтеза «низкоэнергетическими ядерными реакциями» или LENR [87], но, по словам социолога Барта Саймона, ярлык «холодный синтез» продолжает выполнять социальную функцию в создании коллективной идентичности для этой области. [81]
С 2006 года Американское физическое общество (APS) включает сессии по холодному синтезу в свои полугодовые встречи, поясняя, что это не означает смягчения скептицизма. [176] [177] С 2007 года встречи Американского химического общества (ACS) также включают «приглашенные симпозиумы» по холодному синтезу. [178] Председатель программы ACS Гопал Коимбаторе сказал, что без надлежащего форума этот вопрос никогда не будет обсуждаться, и «поскольку мир сталкивается с энергетическим кризисом, стоит изучить все возможности». [177]
22–25 марта 2009 года на заседании Американского химического общества состоялся четырехдневный симпозиум, приуроченный к 20-й годовщине объявления о холодном синтезе. Исследователи, работающие в Центре космических и военно-морских боевых систем ВМС США (SPAWAR), сообщили об обнаружении энергичных нейтронов с использованием установки электролиза тяжелой воды и детектора CR-39 , [16] [114] результат, ранее опубликованный в Naturwissenschaften . [123] Авторы утверждают, что эти нейтроны являются признаками ядерных реакций. [179] Без количественного анализа числа, энергии и времени нейтронов и исключения других потенциальных источников эта интерпретация вряд ли найдет признание у более широкого научного сообщества. [123] [124]
Хотя подробности не всплыли, похоже, что Университет Юты заставил 23 марта 1989 года объявить Флейшманна и Понса об установлении приоритета над открытием и его патентами до совместной публикации с Джонсом. [33] Массачусетский технологический институт (MIT) объявил 12 апреля 1989 года, что он подал заявку на собственные патенты, основанные на теоретической работе одного из своих исследователей, Питера Л. Хагельштейна , который отправлял статьи в журналы с 5 по 12 апреля. [180] Аспирант Массачусетского технологического института подал заявку на патент, но, как сообщается, USPTO отклонило ее частично из-за ссылки на «отрицательный» эксперимент по холодному синтезу, проведенный в 1989 году Центром плазменного синтеза Массачусетского технологического института. 2 декабря 1993 года Университет Юты передал все свои патенты на холодный синтез компании ENECO, новой компании, созданной для получения прибыли от открытий в области холодного синтеза, [181] а в марте 1998 года он заявил, что больше не будет защищать свои патенты. [79]
Патентное и товарное бюро США (USPTO) теперь отклоняет патенты, заявляющие о холодном синтезе. [93] Эстер Кепплингер, заместитель комиссара по патентам в 2004 году, заявила, что это было сделано с использованием того же аргумента, что и в случае с вечными двигателями : что они не работают. [93] Патентные заявки должны показывать, что изобретение «полезно», и эта полезность зависит от способности изобретения функционировать. [182] В целом, отклонения USPTO только на том основании, что изобретение «неработоспособно», редки, поскольку такие отклонения должны демонстрировать «доказательство полной недееспособности», [182] а случаи, когда эти отклонения поддерживаются в Федеральном суде, еще более редки: тем не менее, в 2000 году отклонение патента на холодный синтез было обжаловано в Федеральном суде, и оно было поддержано, частично на том основании, что изобретатель не смог доказать полезность изобретения. [182] [примечания 8]
Патент США все равно может быть выдан, если дать ему другое название, чтобы отделить его от холодного синтеза, [183] хотя эта стратегия не имела большого успеха в США: те же самые требования, которые необходимо запатентовать, могут идентифицировать его с холодным синтезом, и большинство этих патентов не могут избежать упоминания исследования Флейшмана и Понса из-за правовых ограничений, тем самым предупреждая рецензента патента, что это патент, связанный с холодным синтезом. [183] Дэвид Восс сказал в 1999 году, что некоторые патенты, которые очень похожи на процессы холодного синтеза и которые используют материалы, используемые в холодном синтезе, были выданы USPTO. [184] Заявки изобретателя трех таких патентов изначально были отклонены, когда их рассматривали эксперты в области ядерной науки; но затем он переписал патенты, чтобы больше сосредоточиться на электрохимических частях, чтобы их рассматривали эксперты в области электрохимии, которые их одобрили. [184] [185] Когда патентообладателя спросили о сходстве с холодным синтезом, он сказал, что он использует ядерные процессы, включающие «новую ядерную физику», не связанную с холодным синтезом. [184] В 2004 году Мелвину Майлзу был выдан патент на устройство холодного синтеза, а в 2007 году он описал свои усилия по удалению всех упоминаний «холодного синтеза» из описания патента, чтобы избежать его прямого отклонения. [186]
По крайней мере один патент, связанный с холодным синтезом, был выдан Европейским патентным ведомством . [187]
Патент только юридически запрещает другим использовать или извлекать выгоду из вашего изобретения. Однако широкая общественность воспринимает патент как знак одобрения, и владелец трех патентов на холодный синтез сказал, что патенты были очень ценными и помогли получить инвестиции. [184]
Фильм Майкла Виннера 1990 года «В яблочко! » с Майклом Кейном и Роджером Муром в главных ролях ссылался на эксперимент Флейшмана и Понса. Фильм — комедия — рассказывал о мошенниках, пытающихся украсть предполагаемые открытия ученых. Однако фильм получил плохой прием, его описали как «ужасно несмешной». [188]
В книге «Undead Science » социолог Барт Саймон приводит несколько примеров холодного синтеза в популярной культуре, говоря, что некоторые ученые используют холодный синтез как синоним возмутительных заявлений, сделанных без подтверждающих доказательств, [189] а курсы этики в науке приводят его как пример патологической науки. [189] Он появился как шутка в «Мерфи Брауне» и «Симпсонах» . [189] Он был принят в качестве названия программного продукта Adobe ColdFusion и бренда протеиновых батончиков (Cold Fusion Foods). [189] Он также появился в рекламе как синоним невозможной науки, например, в рекламе Pepsi Max 1995 года . [189]
Сюжет фильма «Святой» , приключенческого боевика 1997 года, параллелен истории Флейшмана и Понса, хотя и с другим финалом. [189] В «Немертвой науке » Саймон утверждает, что фильм мог повлиять на общественное восприятие холодного синтеза, продвинув его дальше в область научной фантастики. [189]
Аналогичным образом, десятый эпизод научно-фантастической телевизионной драмы 2000 года « Сила жизни » («Райский остров») также основан на холодном синтезе, в частности на усилиях эксцентричного ученого Хепзибы МакКинли ( Аманда Уокер ), которая убеждена, что она усовершенствовала его, основываясь на незавершенных исследованиях своего отца в этой области. [190] В эпизоде исследуются его потенциальные преимущества и жизнеспособность в продолжающемся постапокалиптическом сценарии глобального потепления сериала. [190]
В видеоигре 2023 года Atomic Heart холодный синтез стал причиной почти всех технологических достижений. [191]
{{cite magazine}}: |author=имеет общее название ( помощь ){{cite book}}: |journal=проигнорировано ( помощь ) (рукопись).Итак, дела обстоят так: ни один исследователь холодного синтеза не смог развеять клеймо «патологической науки», строго и воспроизводимо продемонстрировав эффекты, достаточно большие, чтобы исключить возможность ошибки (например, построив работающий генератор энергии), и при этом не представляется возможным однозначно заключить, что все явно аномальное поведение можно приписать ошибке.