Qui se'n recorda, d'aquest parell de galifardeus? Per molts científics, val més que no els recordem, precisament. Però hi ha qui pensa que, ben al contrari, val la pena que els recordem. Van ser protagonistes d'una de les històries més lamentables de la ciència de finals del segle XX, certament. Ara bé: lamentable... en quin sentit? Jo sóc dels que creuen fermament que van començar una història que encara no s'ha acabat, i que podria no acabar de la manera que voldrien el guardians de l'ortodòxia.
Stanley Pons i Martin Fleishmann són els pares d'un concepte nou: la FUSIÓ FREDA. Un concepte extremadament discutit. Desqualificat pel que anomenaríem el corrent principal de la física; però no tothom hi està d'acord, i diversos grups de físics hi segueixen treballant. Dono per fet que tots els lectors saben què és la fusió nuclear: la generació de nous elements a partir de la fusió dels nuclis d'elements de nombre atòmic més petit. Tots sabem que aquest procés és el que explica la gegantina generació d'energia al cor dels estels, on fonamentalment es produeix la fusió de dos nuclis d'hidrogen per formar heli. Sabem, també, que fa temps que es treballa en l'intent d'imitar aquest procés aquí a la Terra: és impossible simular aquí les pressions gegantines que s'esdevenen al cor dels estels (notem que dins de Júpiter la pressió no arriba a ser prou perquè el fenomen es produeixi: Júpiter és en certa manera un estel frustrat), i per tant s'intenta per vies alternatives. Per ara, l'opció que sembla donar resultats més prometedors és simular les condicions de l'interior d'un estel dins un plasma, confinat en un camp magnètic toroïdal (un 'donut', per entendre'ns) dins un reactor anomenat Tokamak. Després de molts anys d'experiments previs, i de milions i milions invertits, un consorci internacional està construint el que podria ser el primer reactor experimental, que podria ser el prototipus dels futurs reactors comercials.
L'èxit és incert. Per ara, els reactors experimentals Tokamak han estat, a més de molt costosos, energèticament poc eficients. Necessiten aports d'energia enormes per crear el plasma toroïdal, i el benefici energètic obtingut per la fusió de deuterons (nuclis d'hidrogen pesant, o deuteri) no ha estat massa espectacular. La recerca segueix, però.
U. Els precedents
L'experiment de Stanley Pons i Martin Fleischmann (en endavant ho abreujarem com 'PF') no es va fer a partir del no-res, com un acudit de cap de setmana. El punt de partida van ser alguns fets ben establerts i algunes idees que, bé que mai no van arribar a ser dominants, circulaven ça i llà, com frases soltes enmig d'una conversa a partir de les quals qui ho vulgui pot obtenir un discurs mínimament coherent. El primer fet, i el començament de tota la cadena, és la capacitat del pal·ladi per captar i absorbir hidrogen. Al segle XIX, un físic anomenat Thomas Graham va recalcar aquest fet. Immediatament es va plantejar què li passava a l'hidrogen quan quedava confinat dins l'estructura metàl·lica del pal·ladi, inclosa la possibilitat que el confinament fos prou fort per compactar els nuclis fins al punt de provocar processos de fusió nuclear. De fet ja el 1926 un físic suec anomenat J. Tandtberg va fer públic que havia aconseguit la fusió de l'hidrogen en heli dins una pila electrolítica, pel senzill mètode d'emprar elèctrodes de pal·ladi. Un cop el corrent elèctric produïa l'electròlisi de l'aigua en H+ i OH-, els protons eren captats dins l'estructura metàl·lica del pal·ladi, i allà dins, suposadament, es produïa la fusió. En realitat, aquest treball es basava en uns experiments previs, realitzats per Friedrich Paneth i Kurt Peters, que declaraven que havien provocat la fusió nuclear de l'hidrogen per obtenir heli, dins d'un polsim de pal·ladi submergit en aigua. Però més tard ells mateixos es van desdir d'aquesta declaració, tot reconeixent que l'heli que havien detectat era probablement una contaminació externa.
Aquest detall il·lustra un dels problemes amb que es trobaran tots els que vulguin treballar en aquest tema. Si (i recalquem el ‘si') hi ha fusió nuclear, serà en quantitats ben menudes. El resultat de la fusió és heli, que és també un component minoritari de l'atmosfera: per tant, un primer repte serà treballar en condicions molt controlades, per poder assegurar que l'heli que es detecti prové realment de reaccions nuclears, i no d'una contaminació d'heli provinent de l'atmosfera.
Fins a l'experiment de Pons & Fleischmann (PF) no hi va haver més treballs experimentals. Però hi va haver reflexions teòriques, articles publicats en mitjans de comunicació, on es va encunyar el terme ‘fusió freda'. Esmentem que un dels articles va ser publicat a Scientific American per Steven Jones, el juliol de 1987. Atenció a aquest nom, perquè aquest autor serà cabdal en el drama que vindrà després.
DOS. L'experiment de Pons & Fleischmann
Martin Fleischmann treballava els anys 80 a la universitat de Southampton, a Anglaterra, on era reconegut com una de les figures més importants de l'electroquímica. Stanley Pons treballava als Estats Units, a la universitat de Utah, i havia estat deixeble de Fleischmann. Es van trobar a la universitat de Utah. Coneixien els treballs previs fets sobre el tema de la fusió freda emprant pal·ladi com a captador d'hidrogen, i no veien gens desencaminat el concepte bàsic. La seva idea fou intentar avaluar no pas l'heli format per la fusió (si és que es produïa), sinó la generació d'energia, que s'havia de traduir en calor, quelcom que es podia mesurar.
Els seus primers experiments eren ben senzills, i es van dur a terme amb un pressupost ben minso. Consistien senzillament en un vas Dewar (que proporcionava aïllament tèrmic) dins el qual es duia a terme l'electròlisi d'aigua pesant (D2O) , emprant un càtode de pal·ladi per captar els nuclis de deuteri obtinguts. Bé que bona part del deuteri produït finalment es perdia per evaporació, en principi calia esperar que una part es quedés associada al càtode. PF van aplicar corrent elèctric de manera continuada; l'experiment va durar setmanes. L'energia subministrada a la pila electrolítica es traduïa en calor: la temperatura de l'aigua deuterada es mantenia al voltant de 30ºC. Fins que de sobte, al cap d'algunes setmanes, la temperatura del líquid es comença a enfilar, fins a 50ºC. Aquest augment de temperatura no coincidia amb cap augment de la potència subministrada: de fet, l'energia generada (calculada a partir de l'augment de la temperatura) era superior a l'energia aportava en forma de corrent elèctric. Fet que implicava que, d'alguna manera, en aquell sistema experimental hi havia una generació neta d'energia. No cal dir que es tractava d'un resultat sorprenent, i molt prometedor.
Fins aleshores els experiments de PF s'havien fet una mica 'a l'eixida de casa', en un laboratori de la universitat de Utah però en definitiva amb un muntatge relativament econòmic fet amb fons esgarrapats d'ací d'allà. PF es van acollir al Departament d'Energia dels EEUU a la recerca de financiació per continuar els experiments. Un dels revisors de la seva aplicació fou Steven Jones, autor d'un article titulat 'Cold nuclear fusion' per a la revista Scientific American. Sense saber-ho, Jones i PF havien estat treballant sobre el mateix tema! La diferència era que mentre que PF havien concentrat llur atenció en la generació de calor, Jones intentava detectar els productes de la fusió nuclear esperats segons la teoria: fonamentalment, emissió de neutrons. Els dos equips es van reunir a Utah, i aparentment (és un detall que queda poc clar en aquesta història) van quedar d'acord a publicar conjuntament els resultats.
Els esdeveniments es van començar a precipitar quan les autoritats acadèmiques de la universitat de Utah, amb la pruïja d'assegurar-se la primícia de la descoberta, van pressionar perquè PF publiquessin ràpidament els seus resultats. PF no van esperar a tornar-se a reunir amb Jones, i van enviar el seu treball a Journal of Electroanalytical Chemistry. A més van fer una conferència de premsa per fer públics els seus resultats. No cal dir l'expectació que van despertar en el gran públic.
Stanley Pons i Martin Fleischmann, poc després d'haver anunciat la seva troballa. Cal observar la simplicitat del seu dispositiu experimental, increïblement econòmic pels estàndards de la recerca en física.
Tot plegat, dos errors molt greus, que després pagarien cars. Donada la previsible repercussió dels seus resultats, haurien d'haver compartit i discutit les seves dades originals amb altres col·legues, sotmetre's a una revisió veritable per part dels seus col·legues més propers, que probablement haurien proposat fonts d'error, verificacions necessàries, anàlisis addicionals, refinaments del muntatge experimental. La precipitació de tots dos fou fatal, finalment. En la conferència de premsa, i en les posteriors que van fer, potser van enlluernar algun periodista, però no van ser convincents en termes científics. I el que és pitjor, la seva nota preliminar per al Journal of Electroanalytical Chemistry contenia errors. Sobretot, una mesura d'emissió de raigs gamma errònia. De fet – encara pitjor – no queda clar d'on van treure la gràfica que van publicar. El treball també incloïa una taula sense connexió amb el text. Un petit desastre provocat per la pressa, la pressió per publicar, la precipitació... El comportament caòtic d'aquells dies és, de fet, força inexplicable. Fora que suposem que, enduts per la pressió d'oferir quelcom d'espectacular, van voler inflar de manera irresponsable els seus resultats.
Un any més tard PF van publicar un altre article, molt més complet i exhaustiu, i aquesta vegada – de manera molt assenyada – centrant-se en els resultats de la calorimetria, al capdavall el punt central del seu experiment i allò que de fet havien investigat amb més cura. Aquest treball (Fleischmann et al., 1990) és, de fet, el que cal tenir en compte i, si s'escau, discutir. Però aquest treball va arribar amb un any de retard. El mal ja estava fet.
TRES. Del cel a l'infern
El drama de PF va començar quan es va comprovar la gran dificultat per reproduir el seu experiment. Aquestes dificultats indiquen que, de fet, PF havien tingut una sort immensa: l'havien encertat gairebé a la primera! La majoria dels altres investigadors fallaven en algun punt. Quin, però? Al California Institute of Technology es va fer una experimentació exhaustiva, amb diverses variants de l'experiment, cap de les quals va donar cap resultat positiu. La majoria dels intents fets a Europa occidental van fracassar.
Vistos amb perspectiva, aquests fracassos impressionen poc. Manca una teoria coherent i sòlida sobre què passa al càtode de pal·ladi; sense això és molt difícil de dir per què fallen els experiments que fallen, que són la majoria. Però no era cert que tots fallessin: alguns experimentadors van reportar que havien aconseguit reproduir la generació de calor, i no precisament personal de laboratoris poc importants – Robert Huggins a Stanford, per exemple. Però aquests reports van ser sotmesos a atacs tan ferotges que bona part dels seus autors posteriorment se'n van desdir. Es fa difícil de dir si moguts per la força dels arguments dels crítics, o per l'atmosfera de cacera de bruixes que s'havia començat a desencadenar al voltant d'aquest tema. Les setmanes que van seguir la conferència de premsa de PF van ser de tot menys reposades, que és el que hauria calgut.
El mateix 1989 l'APS (American Physical Society) va organitzar un meeting dedicat a la fusió freda, on bàsicament es van sentir els informes dels que no havien aconseguit reproduir l'experiment de PF. La sessió degué ser terrorífica; per PF va significar pràcticament la seva sentència de mort com a científics. Fou allà on es va aplicar a la fusió freda per primera vegada el terme 'ciència patològica', sembla que per part de Douglas Morrison, un físic del CERN. Els comentaris d'alguns dels rapporteurs eren, senzillament, insults. És interessant constatar, però, que no tothom va voler participar en aquella mena de crucifixió pública. Un dels chairmans de la reunió de l'APS no es va voler pronunciar a favor de la conclusió final, que establia que el tema de la Fusió freda s'havia de donar per mort i enterrat. El físic Julian Schwingler no va veure gens clara aquella desqualificació tan global de tot el treball realitzat al voltant de la Fusió freda: creia que el tema es mereixia una anàlisi, i de fet va escriure treballs teòrics on mantenia que el fenomen era físicament possible. Aquests treballs, però, van ser rebutjats sistemàticament per la revista Physical Review Letters. Julian Schwingler, exasperat, va presentar la dimissió com a membre de l'American Physical Society, la societat que publica aquesta revista. Cal parar atenció al fet que Schwinger no és un no-ningú: fou premi Nobel de física l'any 1965, pels seus treballs sobre electrodinàmica quàntica, i fou mestre de quatre premis Nobel més.
Arribats a aquest punt, el rebuig del que anomenaríem ciència oficial va prendre un to de veritable Auto de Fe. Els mètodes emprats començaven a semblar una veritable cacera de bruixes. Els físics que creien que darrere l'experiment de PF hi havia quelcom de molt important, i que volien seguir per aquesta via, es van trobar amb un veritable boicot a l'hora d'aconseguir financiació pública per als seus treballs – perquè els càrrecs claus a acadèmies, National Science Fundation i institucions semblants eren ocupats per científics ortodoxos, oposats radicalment a aquest nou camp d'estudi. Va caldre recórrer a financiació privada – per exemple, Toyota –, que si bé va mostrar un interès lloable, com és obvi tenia pressa per obtenir resultats comercials a curt termini, fet gairebé impossible en un camp on la replicació d'un experiment és difícil.
QUATRE. Un debat viciat
Després dels anys immediatament posteriors a l'anunci de Pons & Fleischmann, hi va haver una activitat investigadora (i publicadora) frenètica sobre el tema de la fusió freda. Després, degut sobretot a la desqualificació sistemàtica de la comunitat de físics teòrics, i llur capacitat per exercir pressions sobre editors i autoritats acadèmiques, el nombre de publicacions va baixar en picat (fora d'articles destinats a ridiculitzar els que miraven de seguir endavant amb el tema), fins esdevenir una mena de tabú. Hi ha un seguit de revistes que publiquen de manera més o menys regular els treballs dels científics que treballen en aquest tema: Thermochimica Acta, o Nuovo Cimento. De vegades per poder publicar resultats alguns autors eviten el terme ‘Cold fusion', i es limiten a parlar d'elèctrodes de paladi, mesura d'heli o triti, reaccions nuclears en camps elèctrics generats en líquid, etc. Termes inofensius però que un autor que treballi en aquest tema sap molt bé què volen dir. En tot cas, les revistes científiques més importants mantenen el veto absolut a les publicacions d'aquest camp – Nature i Science, no cal dir-ho –, amb excepcions notables: la revista alemanya Naturwissenschaften, editada per Springer Verlag, que mostra en aquest aspecte una audàcia molt lloable. Algunes revistes s'han creat específicament per poder publicar treballs referents a aquest tema, atès el boicot de les revistes de física més importants: Fusion Technology, Journal of Infinite Energy. Que les revistes acceptin els treballs sobre aquest tema depèn molt de si el director de la revista té un mínim d'obertura mental. Per altra banda, el camp de la fusió freda pateix un veto molt fort a l'hora de rebre subvenció de les fonts normals – en forma de projectes de recerca, accés als laboratoris o a grans instal·lacions. Bona part de la comunitat investigadora ha acceptat el silenci imposat per les autoritats acadèmiques, prou conscient que ficar-se en el tema és poc menys que un suïdici científic.
Aquest silenci té conseqüències greus. El procés de publicació i revisió normal de resultats (pedra angular del progrés científic) queda viciat: els científics que, malgrat tot, treballen en el tema de la Fusió freda ho fan en petit comitè, es comuniquen entre ells, i són molt prudents a l'hora de permetre que algú de fora hi fiqui el nas. Són prou conscients que són un col·lectiu assetjat, i quan un col·lectiu se sent assetjat tendeix a tancar-se en si mateix i a ignorar els arguments dels que no en formen part. Tenen raó en un punt: que la crítica forana està viciada ab initio.
Un dels problemes que ha patit el camp de la ‘Fusió freda' és que ha atret l'atenció d'un públic heterogeni, ben preparat per dir-hi la seva. Només cal pensar en la versió cinematogràfica de ‘El Santo', protagonitzada per Val Kilmer, on la co-protagonista era una científica que posava a punt un procediment de fusió freda. La pel·lícula està prou farcida de collonades perquè cap científic hi dediqui més d'un minut (llevat de gaudir de l'acció, és clar). Però el fet que el nombre de científics que treballin en fusió freda sigui petit, per les pressions en contra de bona part de les autoritats científiques – que, per exemple, imposen un veto absolut a cap mena de subvenció d'aquesta recerca –, fa que el soroll que puguin fer els afeccionats al seu voltant sigui proporcionalment molt gran. A títol d'exemple, un llibre molt interessant, que tracta d'aquest tema en clau periodística és Excess Heat: Why Cold Fusion Research Prevailed, de Charles G. Beaudette (cf. vide infra), i aquest llibre porta un pròleg d'Arthur C. Clarke, conegut autor de novel·les de ciència-ficció, entre elles 2001: Una Odissea de l'Espai. No estic gens segur que aquest fet sigui positiu, de cara a aconseguir que les dades que presenta l'autor siguin preses seriosament per la resta de científics.
El tema de la Fusió freda és físic: l'èlit de la física és la que treballa en física nuclear (estructura de la matèria) o en astrofísica i cosmologia, i aquests camps estan molt fortament marcats per una bagatge teòric – essencialment, Mecànica Quàntica i Teoria de la Relativitat – que fins ara ha donat fruits molt sucosos. Els èxits predictius d'aquestes teories fan difícil que els teòrics que les apliquen estiguin disposats a admetre que es tracta de teories incompletes. Hi ha, sí, els esforços fets pels teòrics per unificar aquestes dues grans teories en una única teoria anomenada de gran unificació, esforços que per ara se centren sobretot en l'anomenada Teoria de Cordes. Però el bagatge teòric sobre l'àtom no contempla que un fenomen com la fusió nuclear es pugui produir fora d'entorns altament energètics com ara el nucli d'un estel o l'interior d'un reactor de tipus Tokamak.
Storms (2010) posa el dit a la nafra quan recorda que la natura és plena d'exemples que haurien de fer més prudents els físics teòrics. Reaccions químiques que de manera espontània no es produirien en un tub d'assaig es poden produir per mitjans alternatius que poden substituir la ‘força bruta' per dreceres insospitades: les reaccions metabòliques catalitzades per enzims en són un exemple clar. I la catàlisi química és un camp prou conegut pels enginyers, que d'aquesta manera acceleren a escala industrial reaccions que en altres condicions no es produirien o bé ho farien amb un rendiment ínfim. En el cas de la fusió, hi ha el fet que dos nuclis carregats positivament només es poden fusionar si s'aconsegueix vèncer la repulsió electromagnètica (l'anomenat límit de Coulomb) amb una gran força que ho compensi; i per ara el mètode que s'està posant a punt (el reactor de tipus Tokamak) és, senzillament, força bruta, d'un cost gegantí. No és difícil d'entendre que a molts físics compromesos amb els treballs sobre fusió en calent, extremadament costosos i per ara de resultat pràctic incert, els pot semblar inacceptable que algú hagi trobat una drecera molt més econòmica. Una drecera no prevista per la teoria, fet crucial en una disciplina com la física atòmica actual, on almenys el 80% és teoria. Una drecera, finalment, trobada mig per casualitat per un parell de galifardeus que ni tan sols són físics atòmics, sinó només experts en electroquímica.
Una annècdota pot il·lustrar aquest problema; l'esmenta Beaudette al seu llibre (cf. vide infra). Un físic eminent assenyala, al seu darrere, una biblioteca farcida de textos de física. ‘Si això és cert, tot això (assenyala al seu darrere) està equivocat'. Per tant, per nassos, està equivocat.
Reconec que cap argument no em podria deixar més indiferent. Per aquest argument, el sistema de Copèrnic mai no hauria estat acceptat. Qui signa és un científic en actiu, i el seu camp (la ciència del sòl, o edafologia) ha patit fa poc un debat d'aquestes característiques: les substàncies húmiques, responsables del color fosc de la part superior del sòl, han estat considerades durant molt de temps macromolècules, productes químics d'un pes molecular que podia ser gegantí, fins que un científic italià (Alessandro Piccolo) va proposar una visió nova, en declarar que molt probablement eren substàncies de pes molecular mitjà-baix, que poden formar agregats supramoleculars que podrien actuar funcionalment com a macromolècules. Això obligaria a canviar del tot la manera com es conceben els processos d'humificació de la matèria orgànica del sòl. Vaig assistir a congressos de la International Humic Substances Society on ambdues posicions eren debatudes de manera força apassionada; però el fet important és que Piccolo mai no va patir cap boicot: seguia publicant els seus treballs en revistes ben rellevants dins el camp de la ciència del sòl. El debat fou constructiu i basat sobretot en arguments, mai en insults – bé que algun moment de tensió també l'he vist, cal dir-ho. El debat encara no ha acabat, i és possible que acabi en una mena d'empat, en el sentit que ambdues coses coexisteixen (macromolècules i agregats supramoleculars); en tot cas la comprensió de les substàncies húmiques ha patit un avenç molt significatiu. L'edafologia resulta ser un camp de treball molt més obert a noves idees i visions que no pas la física atòmica. Potser perquè l'edafologia no mou tants de diners, o potser – qui sap! – perquè els edafòlegs molt rarament publiquen a Nature, i per un edafòleg la publicació d'una idea que finalment resulti errònia no implica una crucifixió pública com la que van patir PF.
L'argument del físic (la biblioteca de darrere) pot ser tant una exhibició d'orgull per un bagatge teòric immens, com una prova de l'esclerosi d'una disciplina científica. És esclerosi el rebuig d'examinar els fets simplement perquè no estan previstos per la teoria. El rebuig ferotge dels físics, i llur negativa a ni tan sols considerar els fets amb un mínim d'interès, donant per fet a priori que PF havien treballat malament, és una reacció potencialment perillosa. Potser PF no eren experts en física nuclear, però al capdavall tampoc els físics nuclears no entenien massa de calorimetria. Beaudette insisteix en el fet que el treball de PF (i de bona part dels que després han seguit en el tema) és, essencialment, un estudi sobre la generació de calor en una pila electrolítica, que va trobar allò que podria ser una font d'energia inexplicada, inesperada, però potencialment molt interessant, no només a nivell teòric sinó també a nivell pràctic. La generació de calor no es podia explicar per cap procés conegut; potser PF es van precipitar a anunciar que havien desencadenat processos de fusió, però un error d'interpretació no invalida l'observació en si mateixa. L'entestament dels físics nuclears a ni tan sols considerar el tema va deixar el fet essencial sense explicació, i el que és més greu, va convertir la recerca d'una explicació en poc menys que terreny prohibit. Si la generació de calor es pot dominar i controlar, podríem trobar-nos davant d'una font d'energia inesperada; l'interès potencial d'aquest fet hauria de prevaldre davant el fet que aquesta font d'energia no hagués estat prevista per la teoria.
CINC. Eppur si muove
I malgrat tot, el camp de la Fusió freda es mou. Malgrat la desqualificació patida, va avançant. Perquè la realitat és tossuda. I la realitat és que el fet és allà: una generació d'energia no explicada. Un acadèmic escleròtic procurarà repetir la lliçó ben apresa davant d'un públic farcit d'eminències ben vestides amb frac; un veritable científic se sentirà atret per una cosa ben diferent: un problema no resolt. I si a més resulta que aquest repte és una mena de fruita prohibida, per a algú que tingui un mínim d'audàcia resultarà encara més seductor. La possibilitat que PF haguessin trobat quelcom de veritablement nou, sorprenent, inesperat, era massa excitant perquè cap altre científic no se sentís veritablement interessat pel tema.
L'argument de la no-repetitivitat de l'experiment de PF no es pot prendre seriosament. Alguns experiments són fàcils de reproduir, altres no, i no sempre és fàcil saber per què – i de fet, de vegades no s'arriba a saber. Només cal recordar que el primer èxit de clonació de mamífers (l'ovella Dolly) fou el primer èxit després de centenars de fracassos. Si jutgem per l'estadística pura, l'obtenció de Dolly seria un experiment no reproduïble. De bon començament es va criticar el fet que la majoria d'experimentadors que havien intentat reproduir l'experiment de PF no havien aconseguit cap generació extra de calor. Però el fet és que alguns investigadors ho van aconseguir; per tant no és cert que l'experiment no fos reproduïble. El pas següent hauria estat una discussió relaxada entre tots els experimentadors que van provar de repetir l'experiment: ¿què tenien en comú els muntatges experimentals que sí que van aconseguir la generació de calor? Podria tractar-se d'un detall aparentment irrellevant, tan irrellevant que ni tan sols era esmentat en les descripcions dels experiments; però tan important que fos la clau per elaborar una teoria sobre què passava exactament a l'elèctrode de pal·ladi. La ferocitat de la desqualificació dels teòrics, però, ho va fer quasi impossible.
La discussió sobre els fets acumulats s'hauria de centrar en dos punts: primer, aclarir si es produeix realment una generació de calor no explicable per raons conegudes. Segon, aclarir si hi ha prou dades experimentals que, si no demostrin, sí que suggereixin que la fusió nuclear (alguna mena de fusió: això caldrà discutir-ho) s'està produint.
Primer punt: la generació de calor. Degut a la petita escala dels experiments, se'n produeix en quantitats sovint petites. L'excés de calor produït, doncs, s'ha de mesurar amb molta cura; i de fet una crítica que es va fer als experiments de PF és que van utilitzar un tipus de calorímetre, aleshores nou, i no prou avaluat. Però treballs posteriors van concloure que, si bé l'error experimental era superior al que PF haurien volgut, no era prou per explicar l'excés de calor generat. De tota manera, els investigadors que han seguit amb el tema han refinat les tècniques calorimètriques: han afegit sensors interns al sistema, han procurat que la calibració sigui constant, i en definitiva han acabat descartant que la mesura d'energia produïda sigui deguda a un error. Un altre fet essencial és que els autors que han aconseguit generació de calor han emprat calorímetres de menes diferents, fet que fa encara més difícil recórrer a l'error experimental per justificar l'obtenció d'energia.
Muntatge experimental de McKubre & cols. El mostrem només com a exemple de la gran complexitat dels sistemes experimentals posteriors als treballs de PF: es posa una cura extrema a verificar els resultats de la calorimetria, evitar contaminacions externes que poguessin camuflar la possible generació de nous nuclis atòmics.
Els treballs duts a terme per McKubre i col·laboradors durant la dècada dels 90 a Stanford són representatius de la cura amb què aquests treballs es duen a terme. En aquest sistema l'interior de la cèl·lula electrolítica on es produeix la reacció es manté a temperatura constant; és l'excés de calor produït el que s'extreu a l'exterior i es mesura. El muntatge és realment complex, i òbviament inclou precaucions extremes per impedir l'entrada d'heli (He) i altres elements químics que poguessin posar en dubte l'origen dels producte d'una (possible) fusió nuclear. Com a mesura de control òbvia, el muntatge es duplica, és a dir que en paral·lel als sistemes de pila electrolítica + calorímetre on l'experiment es du a terme amb D2O (aigua pesant, on l'hidrogen és substituït per deuteri), se'n duen a terme d'altres on l'aigua és aigua pura, normal (H2O), on en principi, i per la informació prèviament disponible, no es produïa cap reacció de generació anormal de calor. Els resultats indiquen una clara relació entre la potència aportada al càtode (volts) i la quantitat d'energia extra alliberada, en forma de calor, i mesurada en Watts. La figura és prou clara en el sentit que sembla haver-hi una relació directa i lineal. Un altre resultat significatiu és que la producció neta d'energia sembla relacionada amb la relació atòmica entre deuteri i paladi al càtode. Aquests resultats han estat confirmats per diversos autors; cal descartar que hi hagi errors de mesura.
Generació de calor en una experiment del tipus pila electrolítica, fet amb el disseny de McKubre & cols (evegeu més amunt). La generació de calor, a partir d'un cert llindar, sembla tenir una relació més o menys lineal amb la potència elèctrica aportada a la pila electrolítica. En tot cas, el rendiment energètic del sistema és positiu: és un generador net d'energia. Dades de McKubre & cols, redibuixat.
La generació de calor es pot potenciar de diverses maneres. Per exemple, treballs fets al Japó (Arata & Zhang) utilitzen una estratègia interessant: fan passar aigua pesant (D2O) a pressió a través de polsim de paladi (nanopartícules) tancat dins un tub de pal·ladi. Dins aquest tub es provoca l'electròlisi de l'aigua pesant, fet que genera deuteri gas (D2) a pressió. Mitjançant aquest sistema s'aconsegueix una generació neta d'energia al cap de 25 dies, i es detecta un augment exponencial al cap de 83 dies. Novament cal atribuir el desfàs al temps necessari perquè a la superfície del pal·ladi es generin les condicions que desencadenen el procés.
Un fet essencial – i perjudicial per al camp de la fusió freda, és clar – és que molts d'aquests experiments són difícils de reproduir, fins i tot quan es compta amb els mitjans tècnics. Consten els èxits, no pas els fracassos; fracassos que cal atribuir a tot un seguit de causes, algunes conegudes i altres desconegudes. Per exemple, no haver perllongat prou el període preliminar, en què el càtode rep energia sense alliberar-ne. Al mateix experiment de PF ja s'observava que la generació extra d'energia es produïa al cap d'un temps, no immediatament, fet que com veurem tot seguit s'interpreta com un període on al voltant del càtode es diposita un seguit de materials provinents de l'electrolit (liti, oxigen, deuteri) i probablement també provinents del contenidor físic (vas Dewar) on es produeix l'electròlisi, com ara silici i bor. És allà on es creen les condicions que faran possible la fusió, però la manca d'una teoria física clara sobre com es produeix el fenomen fa difícil de decidir, quan no s'ha aconseguit replicar un experiment, quin ha estat el detall crucial que ha impedit reproduir la generació d'energia. O bé, quan (excepcionalment) se'n produeix molta – hi ha hagut casos – , quina és la raó d'aquesta elevada producció.
Malgrat aquestes dificultats, el nombre d'autors que han aconseguit una generació d'energia neta és prou alt per descartar que tot plegat sigui degut a una ‘patologia' dels que hi treballen, com havia esmentat Douglas Morrison. En conjunt, la generació d'energia es pot donar per confirmada, bé que es fa essencial un treball sistemàtic que permeti descobrir quins són els factors que la impedeixen – en els experiments que no han tingut èxit.
SIS. Fusió...?
Segon punt, i sens dubte el més delicat: decidir si hi ha fets que recolzin la fusió nuclear com a origen d'aquest excés de calor generat.
El fet que l'heli sigui present a l'atmosfera, i que en un experiment del tipus de PF es treballi a una escala petita – i que, per tant, si es produeix heli sigui en quantitats petites – donava ales a una crítica òbvia: que l'heli detectat a l'elèctrode provenia d'una contaminació externa. Però els investigadors que han mirat de reproduir l'experiment de PF han estat conscients d'aquest problema, i han posat una cura màxima a evitar contaminacions externes. L'heli segueix apareixent; la fusió de nuclis de deuteri sembla l'única explicació. Per què, doncs, el rebuig de la majoria dels físics? Un fet essencial que podria explicar aquest rebuig, és que no es detecta la irradiació que, suposadament, s'hauria de produir. La fusió de dos nuclis de deuteri hauria de generar una forta emissió de neutrons, que no se sol detectar en els experiments del tipus 'fusió freda'. En els processos de fusió, tal com es conceben en teoria, es produeixen dos fets paral·lels:
D + D = Triti + protó
D + D = 3He + neutró
Observem que la primera reacció no és de fusió, sinó de redistribució dels neutrons. Aquestes dues reaccions es reparteixen el procés de fusió tal com s'accepta de manera estàndard, aproximadament al 50%, i són les reaccions que en principi es produeixen en un procés de fusió en calent, com en el cas d'un reactor de tipus Tokamak o dins el cor d'un estel. Hi ha, però, una tercera reacció possible:
D + D = 4He + energia
En un reactor de tipus Tokamak aquesta reacció no arriba a afectar l'1% dels àtoms de deuteri; però sembla que en el cas de la fusió freda n'afectaria més del 99%. És una reacció molt especial, que genera molt poca irradiació. Els primers crítics dels treballs de PF mantenien que la baixa producció de neutrons, i sobretot la no generació de radiació gamma, feia que calgués descartar cap procés de fusió a l'elèctrode de pal·ladi. No concebien que hi hagués altres reaccions possibles. Jutjar els treballs fets en el camp de la fusió freda a partir del bagatge teòric i/o les observacions fetes en el camp de la fusió en calent és un error: es tracta de processos diferents.
En realitat, quan es dóna per finalitzat un experiment d'electròlisi i s'estudia què hi ha exactament al càtode, sobta el fet que apareix un gran nombre d'elements químics, l'origen dels quals no es pot precisar. Apareix, òbviament, pal·ladi, però també coure, zinc, ferro, plata, platí, plom, magnesi, alumini, i fins a 32 elements químics diferents. Un observador crític pot qualificar alguns d'aquests elements com a una contaminació externa; però alguns dels elements trobats són totalment absents de l'instrumental emprat (coure i titani, per exemple).
Un treball clàssic en aquest aspecte és el de Mizuno i col·laboradors, fet a la universitat de Hokkaido. En aquest treball l'electròlisi es va fer a pressió, a 150ºC i amb un electrolit que contenia D2O i LiOH (hidròxid de liti). El sistema estava protegit de contaminacions externes per una coberta de tefló. Al cap de 32 dies d'electròlisi, es va retirar el càtode, i la seva superficie es va analitzar per mètodes molt sensibles i sofisticats (espectrometria de raigs-X per dispersió energètica, espectroscòpia Auger-electrònica, microanàlisi amb sonda electrònica). Vegeu a sota els resultats obtinguts amb EDX (energy-dispersion X-ray spectrometry), que mostren tot un seguit d'elements químics apareguts al càtode: platí, estany, titani, crom, ferro, coure. No cal dir que un escèptic pot atribuir aquests metalls, gairebé sense pensar-hi, a una contaminació externa; però dos fets permeten descartar aquesta explicació. D'una banda, cal recordar que l'experiment es féu sota pressió: el flux de matèria hauria de ser de dins cap a fora, no pas a l'inrevés. De l'altra, el fet que, precisament per evitar problemes de contaminació, el medi líquid fou rentat abans, exhaustivament, per electròlisi amb càtode de platí, a fi d'extreure de l'electrolit qualsevol possible microcontaminant. La contaminació de platí es podria explicar per aquest rentat previ; però la presència de la resta d'elements, no.
Resultats experimentals de Mizuno & cols. Elements químics detectats a la superfície del càtode de pal·ladi després d'un experiment d'electròlisi d'aigua pesant. Cap d'aquests elements no es detecta abans de l'electròlisi, ni tampoc es detecten si l'electròlisi es fa sobre aigua normal.
El treball de Mizuno no ha estat l'únic que ha arribat a resultats d'aquesta mena. Força autors troben també que després d'un experiment d'electròlisi de deuteri amb elèctrodes de pal·ladi s'obtenen a la superficie de l'elèctrode tot un seguit d'elements químics que no hi haurien de ser. Per ara no es veu cap explicació ortodoxa de la presència d'aquests metalls a la superfície de l'elèctrode; cal pensar en algun procés que hagi permès que aquests elements es generin dins el sistema. El mot transmutació és el terme genèric per anomenar els processos de generació de nous elements per addició de protons (acompanyats o no de neutrons) al nucli. De fet, la fusió de deuteri en heli és un cas senzill de transmutació. Els elements que han estat trobats a la superfície de l'elèctrode de paladi per ara han estat sempre explicats per transmutacions d'aquesta mena.
No cal dir fins a quin punt és essencial desenvolupar una base teòrica que expliqui com són possibles aquestes transmutacions en un entorn de relativa baixa energia, com és la superfície d'un càtode en una pila electrolítica: ben lluny de l'extrema energia de l'interior d'un reactor Tokamak, o del cor d'un estel. El repte és explicar com, en un context de baixa energia, un protó (càrrega positiva) pot vèncer la repulsió electrostàtica d'un nucli atòmic (també amb càrrega positiva). Una exposició detallada de les teories que es proposen seria molt llarga. Podem esmentar, senzillament, que per ara s'admet que un protó, o un nucli de deuteri (protó + neutró), tot sol, no pot vèncer aquesta barrera. Caldria la generació prèvia d'un clúster, un paquet de deuterons enmig del qual el deuteró que finalment penetrarà al nucli receptor pot quedar amagat; el clúster es pot desfer en acostar-se al nucli receptor, però el fet que la repulsió electrostàtica s'hagi de repartir entre tants de deuterons podria fer possible que un, almenys, vencés la barrera de la repulsió.
Aquesta idea es troba en fase d'estudi; té força problemes teòrics, però pot explicar alguns fets. Per exemple, el fet que les reaccions que produeixen calor (fusió?) no es produeixen immediatament al començament dels experiments d'electròlisi; cal sempre un temps previ perquè les reaccions es desencadenin. Aquest temps de preparació podria ser, senzillament, el temps que cal perquè els clústers de deuterons creixin. Com hem esmentat, la discussió teòrica seria molt llarga i complexa. Remetem el lector a la revisió de Storms (2010), i a les referències citades en aquesta revisió (moltes de les quals són accessibles via Internet).
SET. La ciència, ben mirat...
... no és tan aliena a actituds de tipus inquisitorial com podríem pensar. La història de la fusió freda, sigui quin sigui el resultat final de tot plegat (podria ser que l'explicació final de l'energia produïda no fos la fusió, al capdavall), és una taca molt negra en la història de la recerca de finals del segle XX, i començaments del XXI.
És un tòpic que els científics es presentin com individus oberts, tolerants, preparats per respectar els fets encara que aquests no encaixin amb els seus esquemes mentals – o, dit d'una altra manera, amb el marc teòric que senten com a propi. La història de PF, i tot el que hi ha hagut després, és la demostració palpable que això no és veritat: arribat el cas, la comunitat científica pot emprar mètodes que no tenen res a envejar als de la Inquisició. Que un científic proclami amb orgull que no creu en els sis dies de la Creació sinó en el Big Bang, no el converteix en absolut en una mentalitat oberta. Pot voler dir, senzillament, que ha substituït un dogma per un altre.
Quan em vaig començar a interessar per aquesta història, coneixia poc el via crucis que PF havien hagut de passar. Assumia que s'havien equivocat en la seva interpretació, és clar, però no tenia massa informació sobre el tracte insultant de què havien estat objecte. Reconec que el drama personal i professional que han viscut després d'haver-se atrevit a proposar quelcom de nou em va impressionar. És una història que pot tenir conseqüències greus, pel que té d'exemplar: ensenya a tots el perill enorme que suposa arribar a un resultat inesperat, i/o proposar una explicació que no encaixi amb allò que consta com a establert. El risc és suïcida, i el problema és que sense risc no hi ha ciència: allò que hi ha és, senzillament, l'anar fent. Que no és el mateix que aportar nou coneixement de debò. Potser és per això que aquesta Cort d'Apel·lació no ha estat – ho reconec – imparcial. Em vaig entusiasmar amb els treballs dels que han seguit treballant en el camp de la fusió freda, malgrat tots els obstacles, malgrat totes les desqualificacions, insults inclosos – ‘ciència patològica', recordem-ho –, malgrat totes les limitacions que tenen per accedir a la financiació dels seus treballs. Perquè és en ells, i no pas en els guardians de l'ortodòxia, on veig aquella audàcia que tant caracteritzava el començament de la ciència contemporània: l'audàcia d'Einstein en proposar el primer model cosmològic que intentava explicar l'Univers en el seu conjunt (i que estava equivocat, per cert!), l'audàcia de Bohr en proposar el seu primer model atòmic (massa simple!), l'audàcia de Planck en proposar el concepte dels quanta, l'audàcia increïble de Barbara McClintock en proposar que alguns gens podien saltar d'un cromosoma a un altre i provocar canvis radicals en la conformació del genoma (idea que en el seu moment era d'una audàcia increïble, que va trigar dècades a ser acceptada, i que li va valdre un dels Nobels de medicina més merescuts de tota la història).
En tot cas, per mi és una satisfacció saber que, contràriament al que els agradaria als editors de Nature o Science, aquesta història encara no s'ha acabat. De tant en tant, van apareixent als mitjans de comunicació, mig amagades, notícies que a diversos llocs comitès d'experts (físics, enginyers) recomanen, després d'estudiar la informació acumulada, reobrir el tema. Per exemple, ho va recomanar la US Navy, que va reconèixer que, en secret, els seus experts hi han seguit treballant.
Pere Rovira
Stanley Pons i Martin Fleishmann són els pares d'un concepte nou: la FUSIÓ FREDA. Un concepte extremadament discutit. Desqualificat pel que anomenaríem el corrent principal de la física; però no tothom hi està d'acord, i diversos grups de físics hi segueixen treballant. Dono per fet que tots els lectors saben què és la fusió nuclear: la generació de nous elements a partir de la fusió dels nuclis d'elements de nombre atòmic més petit. Tots sabem que aquest procés és el que explica la gegantina generació d'energia al cor dels estels, on fonamentalment es produeix la fusió de dos nuclis d'hidrogen per formar heli. Sabem, també, que fa temps que es treballa en l'intent d'imitar aquest procés aquí a la Terra: és impossible simular aquí les pressions gegantines que s'esdevenen al cor dels estels (notem que dins de Júpiter la pressió no arriba a ser prou perquè el fenomen es produeixi: Júpiter és en certa manera un estel frustrat), i per tant s'intenta per vies alternatives. Per ara, l'opció que sembla donar resultats més prometedors és simular les condicions de l'interior d'un estel dins un plasma, confinat en un camp magnètic toroïdal (un 'donut', per entendre'ns) dins un reactor anomenat Tokamak. Després de molts anys d'experiments previs, i de milions i milions invertits, un consorci internacional està construint el que podria ser el primer reactor experimental, que podria ser el prototipus dels futurs reactors comercials.
L'èxit és incert. Per ara, els reactors experimentals Tokamak han estat, a més de molt costosos, energèticament poc eficients. Necessiten aports d'energia enormes per crear el plasma toroïdal, i el benefici energètic obtingut per la fusió de deuterons (nuclis d'hidrogen pesant, o deuteri) no ha estat massa espectacular. La recerca segueix, però.
U. Els precedents
L'experiment de Stanley Pons i Martin Fleischmann (en endavant ho abreujarem com 'PF') no es va fer a partir del no-res, com un acudit de cap de setmana. El punt de partida van ser alguns fets ben establerts i algunes idees que, bé que mai no van arribar a ser dominants, circulaven ça i llà, com frases soltes enmig d'una conversa a partir de les quals qui ho vulgui pot obtenir un discurs mínimament coherent. El primer fet, i el començament de tota la cadena, és la capacitat del pal·ladi per captar i absorbir hidrogen. Al segle XIX, un físic anomenat Thomas Graham va recalcar aquest fet. Immediatament es va plantejar què li passava a l'hidrogen quan quedava confinat dins l'estructura metàl·lica del pal·ladi, inclosa la possibilitat que el confinament fos prou fort per compactar els nuclis fins al punt de provocar processos de fusió nuclear. De fet ja el 1926 un físic suec anomenat J. Tandtberg va fer públic que havia aconseguit la fusió de l'hidrogen en heli dins una pila electrolítica, pel senzill mètode d'emprar elèctrodes de pal·ladi. Un cop el corrent elèctric produïa l'electròlisi de l'aigua en H+ i OH-, els protons eren captats dins l'estructura metàl·lica del pal·ladi, i allà dins, suposadament, es produïa la fusió. En realitat, aquest treball es basava en uns experiments previs, realitzats per Friedrich Paneth i Kurt Peters, que declaraven que havien provocat la fusió nuclear de l'hidrogen per obtenir heli, dins d'un polsim de pal·ladi submergit en aigua. Però més tard ells mateixos es van desdir d'aquesta declaració, tot reconeixent que l'heli que havien detectat era probablement una contaminació externa.
Aquest detall il·lustra un dels problemes amb que es trobaran tots els que vulguin treballar en aquest tema. Si (i recalquem el ‘si') hi ha fusió nuclear, serà en quantitats ben menudes. El resultat de la fusió és heli, que és també un component minoritari de l'atmosfera: per tant, un primer repte serà treballar en condicions molt controlades, per poder assegurar que l'heli que es detecti prové realment de reaccions nuclears, i no d'una contaminació d'heli provinent de l'atmosfera.
Fins a l'experiment de Pons & Fleischmann (PF) no hi va haver més treballs experimentals. Però hi va haver reflexions teòriques, articles publicats en mitjans de comunicació, on es va encunyar el terme ‘fusió freda'. Esmentem que un dels articles va ser publicat a Scientific American per Steven Jones, el juliol de 1987. Atenció a aquest nom, perquè aquest autor serà cabdal en el drama que vindrà després.
DOS. L'experiment de Pons & Fleischmann
Martin Fleischmann treballava els anys 80 a la universitat de Southampton, a Anglaterra, on era reconegut com una de les figures més importants de l'electroquímica. Stanley Pons treballava als Estats Units, a la universitat de Utah, i havia estat deixeble de Fleischmann. Es van trobar a la universitat de Utah. Coneixien els treballs previs fets sobre el tema de la fusió freda emprant pal·ladi com a captador d'hidrogen, i no veien gens desencaminat el concepte bàsic. La seva idea fou intentar avaluar no pas l'heli format per la fusió (si és que es produïa), sinó la generació d'energia, que s'havia de traduir en calor, quelcom que es podia mesurar.
Els seus primers experiments eren ben senzills, i es van dur a terme amb un pressupost ben minso. Consistien senzillament en un vas Dewar (que proporcionava aïllament tèrmic) dins el qual es duia a terme l'electròlisi d'aigua pesant (D2O) , emprant un càtode de pal·ladi per captar els nuclis de deuteri obtinguts. Bé que bona part del deuteri produït finalment es perdia per evaporació, en principi calia esperar que una part es quedés associada al càtode. PF van aplicar corrent elèctric de manera continuada; l'experiment va durar setmanes. L'energia subministrada a la pila electrolítica es traduïa en calor: la temperatura de l'aigua deuterada es mantenia al voltant de 30ºC. Fins que de sobte, al cap d'algunes setmanes, la temperatura del líquid es comença a enfilar, fins a 50ºC. Aquest augment de temperatura no coincidia amb cap augment de la potència subministrada: de fet, l'energia generada (calculada a partir de l'augment de la temperatura) era superior a l'energia aportava en forma de corrent elèctric. Fet que implicava que, d'alguna manera, en aquell sistema experimental hi havia una generació neta d'energia. No cal dir que es tractava d'un resultat sorprenent, i molt prometedor.
Fins aleshores els experiments de PF s'havien fet una mica 'a l'eixida de casa', en un laboratori de la universitat de Utah però en definitiva amb un muntatge relativament econòmic fet amb fons esgarrapats d'ací d'allà. PF es van acollir al Departament d'Energia dels EEUU a la recerca de financiació per continuar els experiments. Un dels revisors de la seva aplicació fou Steven Jones, autor d'un article titulat 'Cold nuclear fusion' per a la revista Scientific American. Sense saber-ho, Jones i PF havien estat treballant sobre el mateix tema! La diferència era que mentre que PF havien concentrat llur atenció en la generació de calor, Jones intentava detectar els productes de la fusió nuclear esperats segons la teoria: fonamentalment, emissió de neutrons. Els dos equips es van reunir a Utah, i aparentment (és un detall que queda poc clar en aquesta història) van quedar d'acord a publicar conjuntament els resultats.
Els esdeveniments es van començar a precipitar quan les autoritats acadèmiques de la universitat de Utah, amb la pruïja d'assegurar-se la primícia de la descoberta, van pressionar perquè PF publiquessin ràpidament els seus resultats. PF no van esperar a tornar-se a reunir amb Jones, i van enviar el seu treball a Journal of Electroanalytical Chemistry. A més van fer una conferència de premsa per fer públics els seus resultats. No cal dir l'expectació que van despertar en el gran públic.
Stanley Pons i Martin Fleischmann, poc després d'haver anunciat la seva troballa. Cal observar la simplicitat del seu dispositiu experimental, increïblement econòmic pels estàndards de la recerca en física.
Tot plegat, dos errors molt greus, que després pagarien cars. Donada la previsible repercussió dels seus resultats, haurien d'haver compartit i discutit les seves dades originals amb altres col·legues, sotmetre's a una revisió veritable per part dels seus col·legues més propers, que probablement haurien proposat fonts d'error, verificacions necessàries, anàlisis addicionals, refinaments del muntatge experimental. La precipitació de tots dos fou fatal, finalment. En la conferència de premsa, i en les posteriors que van fer, potser van enlluernar algun periodista, però no van ser convincents en termes científics. I el que és pitjor, la seva nota preliminar per al Journal of Electroanalytical Chemistry contenia errors. Sobretot, una mesura d'emissió de raigs gamma errònia. De fet – encara pitjor – no queda clar d'on van treure la gràfica que van publicar. El treball també incloïa una taula sense connexió amb el text. Un petit desastre provocat per la pressa, la pressió per publicar, la precipitació... El comportament caòtic d'aquells dies és, de fet, força inexplicable. Fora que suposem que, enduts per la pressió d'oferir quelcom d'espectacular, van voler inflar de manera irresponsable els seus resultats.
Un any més tard PF van publicar un altre article, molt més complet i exhaustiu, i aquesta vegada – de manera molt assenyada – centrant-se en els resultats de la calorimetria, al capdavall el punt central del seu experiment i allò que de fet havien investigat amb més cura. Aquest treball (Fleischmann et al., 1990) és, de fet, el que cal tenir en compte i, si s'escau, discutir. Però aquest treball va arribar amb un any de retard. El mal ja estava fet.
TRES. Del cel a l'infern
El drama de PF va començar quan es va comprovar la gran dificultat per reproduir el seu experiment. Aquestes dificultats indiquen que, de fet, PF havien tingut una sort immensa: l'havien encertat gairebé a la primera! La majoria dels altres investigadors fallaven en algun punt. Quin, però? Al California Institute of Technology es va fer una experimentació exhaustiva, amb diverses variants de l'experiment, cap de les quals va donar cap resultat positiu. La majoria dels intents fets a Europa occidental van fracassar.
Vistos amb perspectiva, aquests fracassos impressionen poc. Manca una teoria coherent i sòlida sobre què passa al càtode de pal·ladi; sense això és molt difícil de dir per què fallen els experiments que fallen, que són la majoria. Però no era cert que tots fallessin: alguns experimentadors van reportar que havien aconseguit reproduir la generació de calor, i no precisament personal de laboratoris poc importants – Robert Huggins a Stanford, per exemple. Però aquests reports van ser sotmesos a atacs tan ferotges que bona part dels seus autors posteriorment se'n van desdir. Es fa difícil de dir si moguts per la força dels arguments dels crítics, o per l'atmosfera de cacera de bruixes que s'havia començat a desencadenar al voltant d'aquest tema. Les setmanes que van seguir la conferència de premsa de PF van ser de tot menys reposades, que és el que hauria calgut.
El mateix 1989 l'APS (American Physical Society) va organitzar un meeting dedicat a la fusió freda, on bàsicament es van sentir els informes dels que no havien aconseguit reproduir l'experiment de PF. La sessió degué ser terrorífica; per PF va significar pràcticament la seva sentència de mort com a científics. Fou allà on es va aplicar a la fusió freda per primera vegada el terme 'ciència patològica', sembla que per part de Douglas Morrison, un físic del CERN. Els comentaris d'alguns dels rapporteurs eren, senzillament, insults. És interessant constatar, però, que no tothom va voler participar en aquella mena de crucifixió pública. Un dels chairmans de la reunió de l'APS no es va voler pronunciar a favor de la conclusió final, que establia que el tema de la Fusió freda s'havia de donar per mort i enterrat. El físic Julian Schwingler no va veure gens clara aquella desqualificació tan global de tot el treball realitzat al voltant de la Fusió freda: creia que el tema es mereixia una anàlisi, i de fet va escriure treballs teòrics on mantenia que el fenomen era físicament possible. Aquests treballs, però, van ser rebutjats sistemàticament per la revista Physical Review Letters. Julian Schwingler, exasperat, va presentar la dimissió com a membre de l'American Physical Society, la societat que publica aquesta revista. Cal parar atenció al fet que Schwinger no és un no-ningú: fou premi Nobel de física l'any 1965, pels seus treballs sobre electrodinàmica quàntica, i fou mestre de quatre premis Nobel més.
Arribats a aquest punt, el rebuig del que anomenaríem ciència oficial va prendre un to de veritable Auto de Fe. Els mètodes emprats començaven a semblar una veritable cacera de bruixes. Els físics que creien que darrere l'experiment de PF hi havia quelcom de molt important, i que volien seguir per aquesta via, es van trobar amb un veritable boicot a l'hora d'aconseguir financiació pública per als seus treballs – perquè els càrrecs claus a acadèmies, National Science Fundation i institucions semblants eren ocupats per científics ortodoxos, oposats radicalment a aquest nou camp d'estudi. Va caldre recórrer a financiació privada – per exemple, Toyota –, que si bé va mostrar un interès lloable, com és obvi tenia pressa per obtenir resultats comercials a curt termini, fet gairebé impossible en un camp on la replicació d'un experiment és difícil.
QUATRE. Un debat viciat
Després dels anys immediatament posteriors a l'anunci de Pons & Fleischmann, hi va haver una activitat investigadora (i publicadora) frenètica sobre el tema de la fusió freda. Després, degut sobretot a la desqualificació sistemàtica de la comunitat de físics teòrics, i llur capacitat per exercir pressions sobre editors i autoritats acadèmiques, el nombre de publicacions va baixar en picat (fora d'articles destinats a ridiculitzar els que miraven de seguir endavant amb el tema), fins esdevenir una mena de tabú. Hi ha un seguit de revistes que publiquen de manera més o menys regular els treballs dels científics que treballen en aquest tema: Thermochimica Acta, o Nuovo Cimento. De vegades per poder publicar resultats alguns autors eviten el terme ‘Cold fusion', i es limiten a parlar d'elèctrodes de paladi, mesura d'heli o triti, reaccions nuclears en camps elèctrics generats en líquid, etc. Termes inofensius però que un autor que treballi en aquest tema sap molt bé què volen dir. En tot cas, les revistes científiques més importants mantenen el veto absolut a les publicacions d'aquest camp – Nature i Science, no cal dir-ho –, amb excepcions notables: la revista alemanya Naturwissenschaften, editada per Springer Verlag, que mostra en aquest aspecte una audàcia molt lloable. Algunes revistes s'han creat específicament per poder publicar treballs referents a aquest tema, atès el boicot de les revistes de física més importants: Fusion Technology, Journal of Infinite Energy. Que les revistes acceptin els treballs sobre aquest tema depèn molt de si el director de la revista té un mínim d'obertura mental. Per altra banda, el camp de la fusió freda pateix un veto molt fort a l'hora de rebre subvenció de les fonts normals – en forma de projectes de recerca, accés als laboratoris o a grans instal·lacions. Bona part de la comunitat investigadora ha acceptat el silenci imposat per les autoritats acadèmiques, prou conscient que ficar-se en el tema és poc menys que un suïdici científic.
Aquest silenci té conseqüències greus. El procés de publicació i revisió normal de resultats (pedra angular del progrés científic) queda viciat: els científics que, malgrat tot, treballen en el tema de la Fusió freda ho fan en petit comitè, es comuniquen entre ells, i són molt prudents a l'hora de permetre que algú de fora hi fiqui el nas. Són prou conscients que són un col·lectiu assetjat, i quan un col·lectiu se sent assetjat tendeix a tancar-se en si mateix i a ignorar els arguments dels que no en formen part. Tenen raó en un punt: que la crítica forana està viciada ab initio.
Un dels problemes que ha patit el camp de la ‘Fusió freda' és que ha atret l'atenció d'un públic heterogeni, ben preparat per dir-hi la seva. Només cal pensar en la versió cinematogràfica de ‘El Santo', protagonitzada per Val Kilmer, on la co-protagonista era una científica que posava a punt un procediment de fusió freda. La pel·lícula està prou farcida de collonades perquè cap científic hi dediqui més d'un minut (llevat de gaudir de l'acció, és clar). Però el fet que el nombre de científics que treballin en fusió freda sigui petit, per les pressions en contra de bona part de les autoritats científiques – que, per exemple, imposen un veto absolut a cap mena de subvenció d'aquesta recerca –, fa que el soroll que puguin fer els afeccionats al seu voltant sigui proporcionalment molt gran. A títol d'exemple, un llibre molt interessant, que tracta d'aquest tema en clau periodística és Excess Heat: Why Cold Fusion Research Prevailed, de Charles G. Beaudette (cf. vide infra), i aquest llibre porta un pròleg d'Arthur C. Clarke, conegut autor de novel·les de ciència-ficció, entre elles 2001: Una Odissea de l'Espai. No estic gens segur que aquest fet sigui positiu, de cara a aconseguir que les dades que presenta l'autor siguin preses seriosament per la resta de científics.
El tema de la Fusió freda és físic: l'èlit de la física és la que treballa en física nuclear (estructura de la matèria) o en astrofísica i cosmologia, i aquests camps estan molt fortament marcats per una bagatge teòric – essencialment, Mecànica Quàntica i Teoria de la Relativitat – que fins ara ha donat fruits molt sucosos. Els èxits predictius d'aquestes teories fan difícil que els teòrics que les apliquen estiguin disposats a admetre que es tracta de teories incompletes. Hi ha, sí, els esforços fets pels teòrics per unificar aquestes dues grans teories en una única teoria anomenada de gran unificació, esforços que per ara se centren sobretot en l'anomenada Teoria de Cordes. Però el bagatge teòric sobre l'àtom no contempla que un fenomen com la fusió nuclear es pugui produir fora d'entorns altament energètics com ara el nucli d'un estel o l'interior d'un reactor de tipus Tokamak.
Storms (2010) posa el dit a la nafra quan recorda que la natura és plena d'exemples que haurien de fer més prudents els físics teòrics. Reaccions químiques que de manera espontània no es produirien en un tub d'assaig es poden produir per mitjans alternatius que poden substituir la ‘força bruta' per dreceres insospitades: les reaccions metabòliques catalitzades per enzims en són un exemple clar. I la catàlisi química és un camp prou conegut pels enginyers, que d'aquesta manera acceleren a escala industrial reaccions que en altres condicions no es produirien o bé ho farien amb un rendiment ínfim. En el cas de la fusió, hi ha el fet que dos nuclis carregats positivament només es poden fusionar si s'aconsegueix vèncer la repulsió electromagnètica (l'anomenat límit de Coulomb) amb una gran força que ho compensi; i per ara el mètode que s'està posant a punt (el reactor de tipus Tokamak) és, senzillament, força bruta, d'un cost gegantí. No és difícil d'entendre que a molts físics compromesos amb els treballs sobre fusió en calent, extremadament costosos i per ara de resultat pràctic incert, els pot semblar inacceptable que algú hagi trobat una drecera molt més econòmica. Una drecera no prevista per la teoria, fet crucial en una disciplina com la física atòmica actual, on almenys el 80% és teoria. Una drecera, finalment, trobada mig per casualitat per un parell de galifardeus que ni tan sols són físics atòmics, sinó només experts en electroquímica.
Una annècdota pot il·lustrar aquest problema; l'esmenta Beaudette al seu llibre (cf. vide infra). Un físic eminent assenyala, al seu darrere, una biblioteca farcida de textos de física. ‘Si això és cert, tot això (assenyala al seu darrere) està equivocat'. Per tant, per nassos, està equivocat.
Reconec que cap argument no em podria deixar més indiferent. Per aquest argument, el sistema de Copèrnic mai no hauria estat acceptat. Qui signa és un científic en actiu, i el seu camp (la ciència del sòl, o edafologia) ha patit fa poc un debat d'aquestes característiques: les substàncies húmiques, responsables del color fosc de la part superior del sòl, han estat considerades durant molt de temps macromolècules, productes químics d'un pes molecular que podia ser gegantí, fins que un científic italià (Alessandro Piccolo) va proposar una visió nova, en declarar que molt probablement eren substàncies de pes molecular mitjà-baix, que poden formar agregats supramoleculars que podrien actuar funcionalment com a macromolècules. Això obligaria a canviar del tot la manera com es conceben els processos d'humificació de la matèria orgànica del sòl. Vaig assistir a congressos de la International Humic Substances Society on ambdues posicions eren debatudes de manera força apassionada; però el fet important és que Piccolo mai no va patir cap boicot: seguia publicant els seus treballs en revistes ben rellevants dins el camp de la ciència del sòl. El debat fou constructiu i basat sobretot en arguments, mai en insults – bé que algun moment de tensió també l'he vist, cal dir-ho. El debat encara no ha acabat, i és possible que acabi en una mena d'empat, en el sentit que ambdues coses coexisteixen (macromolècules i agregats supramoleculars); en tot cas la comprensió de les substàncies húmiques ha patit un avenç molt significatiu. L'edafologia resulta ser un camp de treball molt més obert a noves idees i visions que no pas la física atòmica. Potser perquè l'edafologia no mou tants de diners, o potser – qui sap! – perquè els edafòlegs molt rarament publiquen a Nature, i per un edafòleg la publicació d'una idea que finalment resulti errònia no implica una crucifixió pública com la que van patir PF.
L'argument del físic (la biblioteca de darrere) pot ser tant una exhibició d'orgull per un bagatge teòric immens, com una prova de l'esclerosi d'una disciplina científica. És esclerosi el rebuig d'examinar els fets simplement perquè no estan previstos per la teoria. El rebuig ferotge dels físics, i llur negativa a ni tan sols considerar els fets amb un mínim d'interès, donant per fet a priori que PF havien treballat malament, és una reacció potencialment perillosa. Potser PF no eren experts en física nuclear, però al capdavall tampoc els físics nuclears no entenien massa de calorimetria. Beaudette insisteix en el fet que el treball de PF (i de bona part dels que després han seguit en el tema) és, essencialment, un estudi sobre la generació de calor en una pila electrolítica, que va trobar allò que podria ser una font d'energia inexplicada, inesperada, però potencialment molt interessant, no només a nivell teòric sinó també a nivell pràctic. La generació de calor no es podia explicar per cap procés conegut; potser PF es van precipitar a anunciar que havien desencadenat processos de fusió, però un error d'interpretació no invalida l'observació en si mateixa. L'entestament dels físics nuclears a ni tan sols considerar el tema va deixar el fet essencial sense explicació, i el que és més greu, va convertir la recerca d'una explicació en poc menys que terreny prohibit. Si la generació de calor es pot dominar i controlar, podríem trobar-nos davant d'una font d'energia inesperada; l'interès potencial d'aquest fet hauria de prevaldre davant el fet que aquesta font d'energia no hagués estat prevista per la teoria.
CINC. Eppur si muove
I malgrat tot, el camp de la Fusió freda es mou. Malgrat la desqualificació patida, va avançant. Perquè la realitat és tossuda. I la realitat és que el fet és allà: una generació d'energia no explicada. Un acadèmic escleròtic procurarà repetir la lliçó ben apresa davant d'un públic farcit d'eminències ben vestides amb frac; un veritable científic se sentirà atret per una cosa ben diferent: un problema no resolt. I si a més resulta que aquest repte és una mena de fruita prohibida, per a algú que tingui un mínim d'audàcia resultarà encara més seductor. La possibilitat que PF haguessin trobat quelcom de veritablement nou, sorprenent, inesperat, era massa excitant perquè cap altre científic no se sentís veritablement interessat pel tema.
L'argument de la no-repetitivitat de l'experiment de PF no es pot prendre seriosament. Alguns experiments són fàcils de reproduir, altres no, i no sempre és fàcil saber per què – i de fet, de vegades no s'arriba a saber. Només cal recordar que el primer èxit de clonació de mamífers (l'ovella Dolly) fou el primer èxit després de centenars de fracassos. Si jutgem per l'estadística pura, l'obtenció de Dolly seria un experiment no reproduïble. De bon començament es va criticar el fet que la majoria d'experimentadors que havien intentat reproduir l'experiment de PF no havien aconseguit cap generació extra de calor. Però el fet és que alguns investigadors ho van aconseguir; per tant no és cert que l'experiment no fos reproduïble. El pas següent hauria estat una discussió relaxada entre tots els experimentadors que van provar de repetir l'experiment: ¿què tenien en comú els muntatges experimentals que sí que van aconseguir la generació de calor? Podria tractar-se d'un detall aparentment irrellevant, tan irrellevant que ni tan sols era esmentat en les descripcions dels experiments; però tan important que fos la clau per elaborar una teoria sobre què passava exactament a l'elèctrode de pal·ladi. La ferocitat de la desqualificació dels teòrics, però, ho va fer quasi impossible.
La discussió sobre els fets acumulats s'hauria de centrar en dos punts: primer, aclarir si es produeix realment una generació de calor no explicable per raons conegudes. Segon, aclarir si hi ha prou dades experimentals que, si no demostrin, sí que suggereixin que la fusió nuclear (alguna mena de fusió: això caldrà discutir-ho) s'està produint.
Primer punt: la generació de calor. Degut a la petita escala dels experiments, se'n produeix en quantitats sovint petites. L'excés de calor produït, doncs, s'ha de mesurar amb molta cura; i de fet una crítica que es va fer als experiments de PF és que van utilitzar un tipus de calorímetre, aleshores nou, i no prou avaluat. Però treballs posteriors van concloure que, si bé l'error experimental era superior al que PF haurien volgut, no era prou per explicar l'excés de calor generat. De tota manera, els investigadors que han seguit amb el tema han refinat les tècniques calorimètriques: han afegit sensors interns al sistema, han procurat que la calibració sigui constant, i en definitiva han acabat descartant que la mesura d'energia produïda sigui deguda a un error. Un altre fet essencial és que els autors que han aconseguit generació de calor han emprat calorímetres de menes diferents, fet que fa encara més difícil recórrer a l'error experimental per justificar l'obtenció d'energia.
Muntatge experimental de McKubre & cols. El mostrem només com a exemple de la gran complexitat dels sistemes experimentals posteriors als treballs de PF: es posa una cura extrema a verificar els resultats de la calorimetria, evitar contaminacions externes que poguessin camuflar la possible generació de nous nuclis atòmics.
Els treballs duts a terme per McKubre i col·laboradors durant la dècada dels 90 a Stanford són representatius de la cura amb què aquests treballs es duen a terme. En aquest sistema l'interior de la cèl·lula electrolítica on es produeix la reacció es manté a temperatura constant; és l'excés de calor produït el que s'extreu a l'exterior i es mesura. El muntatge és realment complex, i òbviament inclou precaucions extremes per impedir l'entrada d'heli (He) i altres elements químics que poguessin posar en dubte l'origen dels producte d'una (possible) fusió nuclear. Com a mesura de control òbvia, el muntatge es duplica, és a dir que en paral·lel als sistemes de pila electrolítica + calorímetre on l'experiment es du a terme amb D2O (aigua pesant, on l'hidrogen és substituït per deuteri), se'n duen a terme d'altres on l'aigua és aigua pura, normal (H2O), on en principi, i per la informació prèviament disponible, no es produïa cap reacció de generació anormal de calor. Els resultats indiquen una clara relació entre la potència aportada al càtode (volts) i la quantitat d'energia extra alliberada, en forma de calor, i mesurada en Watts. La figura és prou clara en el sentit que sembla haver-hi una relació directa i lineal. Un altre resultat significatiu és que la producció neta d'energia sembla relacionada amb la relació atòmica entre deuteri i paladi al càtode. Aquests resultats han estat confirmats per diversos autors; cal descartar que hi hagi errors de mesura.
Generació de calor en una experiment del tipus pila electrolítica, fet amb el disseny de McKubre & cols (evegeu més amunt). La generació de calor, a partir d'un cert llindar, sembla tenir una relació més o menys lineal amb la potència elèctrica aportada a la pila electrolítica. En tot cas, el rendiment energètic del sistema és positiu: és un generador net d'energia. Dades de McKubre & cols, redibuixat.
La generació de calor es pot potenciar de diverses maneres. Per exemple, treballs fets al Japó (Arata & Zhang) utilitzen una estratègia interessant: fan passar aigua pesant (D2O) a pressió a través de polsim de paladi (nanopartícules) tancat dins un tub de pal·ladi. Dins aquest tub es provoca l'electròlisi de l'aigua pesant, fet que genera deuteri gas (D2) a pressió. Mitjançant aquest sistema s'aconsegueix una generació neta d'energia al cap de 25 dies, i es detecta un augment exponencial al cap de 83 dies. Novament cal atribuir el desfàs al temps necessari perquè a la superfície del pal·ladi es generin les condicions que desencadenen el procés.
Un fet essencial – i perjudicial per al camp de la fusió freda, és clar – és que molts d'aquests experiments són difícils de reproduir, fins i tot quan es compta amb els mitjans tècnics. Consten els èxits, no pas els fracassos; fracassos que cal atribuir a tot un seguit de causes, algunes conegudes i altres desconegudes. Per exemple, no haver perllongat prou el període preliminar, en què el càtode rep energia sense alliberar-ne. Al mateix experiment de PF ja s'observava que la generació extra d'energia es produïa al cap d'un temps, no immediatament, fet que com veurem tot seguit s'interpreta com un període on al voltant del càtode es diposita un seguit de materials provinents de l'electrolit (liti, oxigen, deuteri) i probablement també provinents del contenidor físic (vas Dewar) on es produeix l'electròlisi, com ara silici i bor. És allà on es creen les condicions que faran possible la fusió, però la manca d'una teoria física clara sobre com es produeix el fenomen fa difícil de decidir, quan no s'ha aconseguit replicar un experiment, quin ha estat el detall crucial que ha impedit reproduir la generació d'energia. O bé, quan (excepcionalment) se'n produeix molta – hi ha hagut casos – , quina és la raó d'aquesta elevada producció.
Malgrat aquestes dificultats, el nombre d'autors que han aconseguit una generació d'energia neta és prou alt per descartar que tot plegat sigui degut a una ‘patologia' dels que hi treballen, com havia esmentat Douglas Morrison. En conjunt, la generació d'energia es pot donar per confirmada, bé que es fa essencial un treball sistemàtic que permeti descobrir quins són els factors que la impedeixen – en els experiments que no han tingut èxit.
SIS. Fusió...?
Segon punt, i sens dubte el més delicat: decidir si hi ha fets que recolzin la fusió nuclear com a origen d'aquest excés de calor generat.
El fet que l'heli sigui present a l'atmosfera, i que en un experiment del tipus de PF es treballi a una escala petita – i que, per tant, si es produeix heli sigui en quantitats petites – donava ales a una crítica òbvia: que l'heli detectat a l'elèctrode provenia d'una contaminació externa. Però els investigadors que han mirat de reproduir l'experiment de PF han estat conscients d'aquest problema, i han posat una cura màxima a evitar contaminacions externes. L'heli segueix apareixent; la fusió de nuclis de deuteri sembla l'única explicació. Per què, doncs, el rebuig de la majoria dels físics? Un fet essencial que podria explicar aquest rebuig, és que no es detecta la irradiació que, suposadament, s'hauria de produir. La fusió de dos nuclis de deuteri hauria de generar una forta emissió de neutrons, que no se sol detectar en els experiments del tipus 'fusió freda'. En els processos de fusió, tal com es conceben en teoria, es produeixen dos fets paral·lels:
D + D = Triti + protó
D + D = 3He + neutró
Observem que la primera reacció no és de fusió, sinó de redistribució dels neutrons. Aquestes dues reaccions es reparteixen el procés de fusió tal com s'accepta de manera estàndard, aproximadament al 50%, i són les reaccions que en principi es produeixen en un procés de fusió en calent, com en el cas d'un reactor de tipus Tokamak o dins el cor d'un estel. Hi ha, però, una tercera reacció possible:
D + D = 4He + energia
En un reactor de tipus Tokamak aquesta reacció no arriba a afectar l'1% dels àtoms de deuteri; però sembla que en el cas de la fusió freda n'afectaria més del 99%. És una reacció molt especial, que genera molt poca irradiació. Els primers crítics dels treballs de PF mantenien que la baixa producció de neutrons, i sobretot la no generació de radiació gamma, feia que calgués descartar cap procés de fusió a l'elèctrode de pal·ladi. No concebien que hi hagués altres reaccions possibles. Jutjar els treballs fets en el camp de la fusió freda a partir del bagatge teòric i/o les observacions fetes en el camp de la fusió en calent és un error: es tracta de processos diferents.
En realitat, quan es dóna per finalitzat un experiment d'electròlisi i s'estudia què hi ha exactament al càtode, sobta el fet que apareix un gran nombre d'elements químics, l'origen dels quals no es pot precisar. Apareix, òbviament, pal·ladi, però també coure, zinc, ferro, plata, platí, plom, magnesi, alumini, i fins a 32 elements químics diferents. Un observador crític pot qualificar alguns d'aquests elements com a una contaminació externa; però alguns dels elements trobats són totalment absents de l'instrumental emprat (coure i titani, per exemple).
Un treball clàssic en aquest aspecte és el de Mizuno i col·laboradors, fet a la universitat de Hokkaido. En aquest treball l'electròlisi es va fer a pressió, a 150ºC i amb un electrolit que contenia D2O i LiOH (hidròxid de liti). El sistema estava protegit de contaminacions externes per una coberta de tefló. Al cap de 32 dies d'electròlisi, es va retirar el càtode, i la seva superficie es va analitzar per mètodes molt sensibles i sofisticats (espectrometria de raigs-X per dispersió energètica, espectroscòpia Auger-electrònica, microanàlisi amb sonda electrònica). Vegeu a sota els resultats obtinguts amb EDX (energy-dispersion X-ray spectrometry), que mostren tot un seguit d'elements químics apareguts al càtode: platí, estany, titani, crom, ferro, coure. No cal dir que un escèptic pot atribuir aquests metalls, gairebé sense pensar-hi, a una contaminació externa; però dos fets permeten descartar aquesta explicació. D'una banda, cal recordar que l'experiment es féu sota pressió: el flux de matèria hauria de ser de dins cap a fora, no pas a l'inrevés. De l'altra, el fet que, precisament per evitar problemes de contaminació, el medi líquid fou rentat abans, exhaustivament, per electròlisi amb càtode de platí, a fi d'extreure de l'electrolit qualsevol possible microcontaminant. La contaminació de platí es podria explicar per aquest rentat previ; però la presència de la resta d'elements, no.
Resultats experimentals de Mizuno & cols. Elements químics detectats a la superfície del càtode de pal·ladi després d'un experiment d'electròlisi d'aigua pesant. Cap d'aquests elements no es detecta abans de l'electròlisi, ni tampoc es detecten si l'electròlisi es fa sobre aigua normal.
El treball de Mizuno no ha estat l'únic que ha arribat a resultats d'aquesta mena. Força autors troben també que després d'un experiment d'electròlisi de deuteri amb elèctrodes de pal·ladi s'obtenen a la superficie de l'elèctrode tot un seguit d'elements químics que no hi haurien de ser. Per ara no es veu cap explicació ortodoxa de la presència d'aquests metalls a la superfície de l'elèctrode; cal pensar en algun procés que hagi permès que aquests elements es generin dins el sistema. El mot transmutació és el terme genèric per anomenar els processos de generació de nous elements per addició de protons (acompanyats o no de neutrons) al nucli. De fet, la fusió de deuteri en heli és un cas senzill de transmutació. Els elements que han estat trobats a la superfície de l'elèctrode de paladi per ara han estat sempre explicats per transmutacions d'aquesta mena.
No cal dir fins a quin punt és essencial desenvolupar una base teòrica que expliqui com són possibles aquestes transmutacions en un entorn de relativa baixa energia, com és la superfície d'un càtode en una pila electrolítica: ben lluny de l'extrema energia de l'interior d'un reactor Tokamak, o del cor d'un estel. El repte és explicar com, en un context de baixa energia, un protó (càrrega positiva) pot vèncer la repulsió electrostàtica d'un nucli atòmic (també amb càrrega positiva). Una exposició detallada de les teories que es proposen seria molt llarga. Podem esmentar, senzillament, que per ara s'admet que un protó, o un nucli de deuteri (protó + neutró), tot sol, no pot vèncer aquesta barrera. Caldria la generació prèvia d'un clúster, un paquet de deuterons enmig del qual el deuteró que finalment penetrarà al nucli receptor pot quedar amagat; el clúster es pot desfer en acostar-se al nucli receptor, però el fet que la repulsió electrostàtica s'hagi de repartir entre tants de deuterons podria fer possible que un, almenys, vencés la barrera de la repulsió.
Aquesta idea es troba en fase d'estudi; té força problemes teòrics, però pot explicar alguns fets. Per exemple, el fet que les reaccions que produeixen calor (fusió?) no es produeixen immediatament al començament dels experiments d'electròlisi; cal sempre un temps previ perquè les reaccions es desencadenin. Aquest temps de preparació podria ser, senzillament, el temps que cal perquè els clústers de deuterons creixin. Com hem esmentat, la discussió teòrica seria molt llarga i complexa. Remetem el lector a la revisió de Storms (2010), i a les referències citades en aquesta revisió (moltes de les quals són accessibles via Internet).
SET. La ciència, ben mirat...
... no és tan aliena a actituds de tipus inquisitorial com podríem pensar. La història de la fusió freda, sigui quin sigui el resultat final de tot plegat (podria ser que l'explicació final de l'energia produïda no fos la fusió, al capdavall), és una taca molt negra en la història de la recerca de finals del segle XX, i començaments del XXI.
És un tòpic que els científics es presentin com individus oberts, tolerants, preparats per respectar els fets encara que aquests no encaixin amb els seus esquemes mentals – o, dit d'una altra manera, amb el marc teòric que senten com a propi. La història de PF, i tot el que hi ha hagut després, és la demostració palpable que això no és veritat: arribat el cas, la comunitat científica pot emprar mètodes que no tenen res a envejar als de la Inquisició. Que un científic proclami amb orgull que no creu en els sis dies de la Creació sinó en el Big Bang, no el converteix en absolut en una mentalitat oberta. Pot voler dir, senzillament, que ha substituït un dogma per un altre.
Quan em vaig començar a interessar per aquesta història, coneixia poc el via crucis que PF havien hagut de passar. Assumia que s'havien equivocat en la seva interpretació, és clar, però no tenia massa informació sobre el tracte insultant de què havien estat objecte. Reconec que el drama personal i professional que han viscut després d'haver-se atrevit a proposar quelcom de nou em va impressionar. És una història que pot tenir conseqüències greus, pel que té d'exemplar: ensenya a tots el perill enorme que suposa arribar a un resultat inesperat, i/o proposar una explicació que no encaixi amb allò que consta com a establert. El risc és suïcida, i el problema és que sense risc no hi ha ciència: allò que hi ha és, senzillament, l'anar fent. Que no és el mateix que aportar nou coneixement de debò. Potser és per això que aquesta Cort d'Apel·lació no ha estat – ho reconec – imparcial. Em vaig entusiasmar amb els treballs dels que han seguit treballant en el camp de la fusió freda, malgrat tots els obstacles, malgrat totes les desqualificacions, insults inclosos – ‘ciència patològica', recordem-ho –, malgrat totes les limitacions que tenen per accedir a la financiació dels seus treballs. Perquè és en ells, i no pas en els guardians de l'ortodòxia, on veig aquella audàcia que tant caracteritzava el començament de la ciència contemporània: l'audàcia d'Einstein en proposar el primer model cosmològic que intentava explicar l'Univers en el seu conjunt (i que estava equivocat, per cert!), l'audàcia de Bohr en proposar el seu primer model atòmic (massa simple!), l'audàcia de Planck en proposar el concepte dels quanta, l'audàcia increïble de Barbara McClintock en proposar que alguns gens podien saltar d'un cromosoma a un altre i provocar canvis radicals en la conformació del genoma (idea que en el seu moment era d'una audàcia increïble, que va trigar dècades a ser acceptada, i que li va valdre un dels Nobels de medicina més merescuts de tota la història).
En tot cas, per mi és una satisfacció saber que, contràriament al que els agradaria als editors de Nature o Science, aquesta història encara no s'ha acabat. De tant en tant, van apareixent als mitjans de comunicació, mig amagades, notícies que a diversos llocs comitès d'experts (físics, enginyers) recomanen, després d'estudiar la informació acumulada, reobrir el tema. Per exemple, ho va recomanar la US Navy, que va reconèixer que, en secret, els seus experts hi han seguit treballant.
Pere Rovira
******************
Per saber-ne més:
Anònim: Cold Fusion. Article de la viquipèdia en anglès, força complet i detallat. La versió actual no es considera definitiva, i no és imparcial [de fet, a l'article mateix ja s'esmenta que alguns lectors han protestat]. Per exemple, dedica més espai a detallar els insults de que van ser objecte PF que no pas a exposar les teories que s'han proposat per explicar el fenomen. De tota manera, hi ha molta informació interessant.
Edmund Storms, 2010. Status of cold fusion (2010). Naturwissenschaften 97, 861-881. Una visió de conjunt de l'estat actual de la qüestió. De lectura imprescindible per qui vulgui entrar en el tema.
NOTA: en la revisió de Storms hi ha una bibliografia extensa sobre el tema, autors que hi treballen, treballs realitzats, etc. Remeto el possible lector a aquesta bibliografia, per no allargar-ho massa. De tota manera, cal esmentar aquí els dos treballs originals de PF:
Fleischmann M., Pons S. et al. (1989). Electrochemically induced nuclear fusion of deuterium, Journal of Electroanalytical Chemistry 261, 301-308. El treball original. Al moment de penjar aquesta Cort d'Apel·lació al CriTeri, aquest article no està disponible a la web de la revista, per raons desconegudes. Cal recórrer a la versió impresa.
Fleischmann M., Pons S., Anderson M.W., Li LJ. & Hawkins M. 1990. Calorimetry of the palladium-deuterium-heavy water system. Journal of Electroanalytical Chemistry 287, 293-348. [aquest segon treball, més complet i mesurat, és el que s'hauria de prendre com a font original del camp de la fusió freda]
Beaudette C.G., 2002. Excess Heat: Why Cold Fusion Research Prevailed. Concord, NH, Oak Grove Press. Una visió periodística del treball de PF, de tot el procés de desqualificació que van patir, i de tot el treball que s'ha fet posteriorment en el tema.
Documentació a Internet:
Internet és una arma de doble tall, en el sentit que la llibertat de publicació que ofereix fa que calgui ser prudent a l'hora d'acceptar la informació que s'hi pot trobar. Qualsevol (un científic seriós o un xarlatà) pot muntar una web, per entendre'ns. De tota manera, una web que pot visitar qui estigui interessat en el tema és http://lenr-canr.org/
*************
Al proper CriTeri:
‘Don Carlo'
Al proper CriTeri:
‘Don Carlo'
El príncep Carlos, primogènit de Felip II, és el protagonista d'una òpera de Verdi: 'Don Carlo'. I és a través d'aquesta òpera que el personatge és conegut per bona part del públic a Europa. Verdi es basa en un drama de Schiller, i ens dóna la imatge d'un príncep rebel, oposat a un pare tirànic, a qui s'enfronta per l'amor de la reina Isabel de Valois. Un fill amant de la llibertat, en una Castella enfosquida per la pobresa, la Inquisició i la intolerància. Cal dir que també és així com ens ho presentava, quan jo era a l'institut, el nostre professor d'història. I és així com és conegut per bona part del públic, a Europa sobretot, però també aquí.
Ara bé: ni Verdi ni Schiller no filaven massa prim a l'hora d'apostar per l'exactitud dels fets. El personatge real és molt més negatiu que no pas com ells ens el retraten. I les coses no van ser, ni de bon tros, com Verdi ens les explica a la seva òpera. El príncep Carlos fou un personatge patètic, lamentable... però prou interessant. He cregut que valia la pena portar-lo a la Cort d'Apel·lació.
.JPG)
M'encanta aquesta secció!! Felicitats un nou mes d'un autèntic fan teu.
ResponEliminaGràcies de veritat !!
M'ha entusiasmat !