Approfondimenti e studi ancora non confermano la fusione fredda

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Fusione fredda, Google ripete i controversi esperimenti. Un gruppo di ricercatori finanziato da Google ha sottoposto a test rigorosi i tre filoni sperimentali legati alla fusione nucleare a temperatura ambiente ritenuti più credibili senza trovare alcuna prova del fenomeno. Ma il loro lavoro ha fatto avanzare la frontiera dei metodi sperimentali.

Dal 2015, Google finanzia esperimenti sulla controversa scienza della fusione fredda – secondo cui la fusione nucleare, il processo che alimenta il Sole, potrebbe produrre energia in un esperimento da banco a temperatura ambiente. Trent’anni fa, due scienziati fecero affermazioni sensazionali sostenendo di aver realizzato il fenomeno, promettendo energia senza fine e a basso costo, ma i loro risultati furono presto smentiti e l’argomento è ora considerato un tabù scientifico.

Un'immagine dell'apparato sperimentale usato da Fleischmann e Pons nel 1989 (Science Photo Library/AGF)
Un’immagine dell’apparato sperimentale usato da Fleischmann e Pons nel 1989 (Science Photo Library/AGF)

Il progetto di Google, rivelato questa settimana in un articolo di “Nature” sottoposto a peer review, non ha trovato alcuna prova che la fusione fredda sia possibile, ma ha fatto alcuni progressi nelle tecniche di misurazione e di scienza dei materiali che, secondo i ricercatori, potrebbero giovare alla ricerca sull’energia. Il team spera anche che il suo lavoro possa ispirare altri a rivisitare gli esperimenti sulla fusione fredda, anche se il fenomeno non si materializza ancora.

“Non si tratta solo di inseguire la fusione fredda”, dice Matthew Trevithick, responsabile del programma di ricerca di Google a Mountain View, in California. “Altrimenti, dubito che avremmo continuato a sostenere un gruppo di ricerca come questo per così tanto tempo”.

Il team di Google ha studiato tre configurazioni sperimentali che erano state proposte per generare la fusione fredda, due con palladio e idrogeno, e una con polveri metalliche e idrogeno. Nessuna prova di fusione è stata trovata. Negli ultimi due anni ne sono stati pubblicati i risultati in 12 articoli: 9 su riviste specializzate e 3 sul server di prestampa arXiv.

Alcuni scienziati hanno accolto con favore l’esame presentato dal progetto Google. Ma Frank Close, fisico teorico all’Università di Oxford, nel Regno Unito, dice che gran parte del mondo scientifico ha evitato l’argomento per una buona ragione: nessuno è riuscito a riprodurre in modo indipendente i risultati, e sono emersi argomenti più utili, dice. “Non c’è alcuna ragione teorica per aspettarsi che la fusione fredda sia possibile, e molta scienza consolidata che dice che dovrebbe essere impossibile”, dice Close, che era stato coinvolto nei tentativi per replicare l’esperimento originale del 1989.

Annunci clamorosi
Nel marzo 1989, due chimici statunitensi – Stanley Pons e Martin Fleischmann – annunciarono di aver osservato un eccesso di calore e prodotti di una reazione di fusione – indizi di fusione nucleare – quando avevano fatto passare una corrente attraverso due piastre di palladio immerse in acqua ricca di deuterio, un isotopo pesante dell’idrogeno. Altri ricercatori, però, segnalarono ben presto alcuni errori nella loro procedura sperimentale. Da allora, due revisioni dello studio condotte dal Dipartimento dell’energia degli Stati Uniti non hanno trovato alcuna prova del fenomeno.

Ma la fusione fredda, ora spesso indicata come “reazioni nucleari a bassa energia”, ha continuato ad avere proseliti che periodicamente affermano di aver ottenuto delle prove.

Il progetto da 10 milioni di dollari di Google mirava a testare rigorosamente le affermazioni sulla fusione fredda in un campo che mancava di dati scientifici credibili, spiega. Un altro obiettivo era anche quello di controllare i metodi in condizioni sperimentali difficili. Ma, aggiunge: “Il fatto che i vantaggi potrebbero essere enormi è di sicuro una componente del nostro interesse”.

Martin Fleischmann, in un'immagine d'epoca (Science Photo Library/AGF)
Martin Fleischmann, in un’immagine d’epoca (Science Photo Library/AGF)

Un pozzo di energia
Si pensa che la fusione nucleare avvenga solo in ambienti estremi come il Sole, dove temperature e pressioni elevate possono far sì che gli atomi di idrogeno superino la repulsione reciproca e si fondano in elio, rilasciando enormi quantità di energia. Alcuni esperimenti sulla Terra stanno cercando di replicare il fenomeno, ma non hanno ancora dimostrato di poter generare abbastanza energia da compensare le enormi quantità di energia di cui hanno bisogno per funzionare.

Si ritiene anche che la probabilità che gli atomi si fondano a temperature molto più basse sia minima. Tuttavia, se fosse possibile, questo porterebbe enormi benefici eliminando il vasto fabbisogno energetico della fusione.

Trevithick ha reclutato 30 ricercatori che non avevano forti opinioni sulla fusione fredda. Tutti avevano accesso ai reciproci dati e apparecchiature, e potevano rivedere i rispettivi lavori.

I ricercatori hanno seguito i tre filoni sperimentali che ritenevano sufficientemente credibili. In uno hanno cercato di caricare il palladio con quantità di deuterio ritenute necessarie per innescare la fusione. Ma ad alte concentrazioni non è stato possibile creare campioni stabili.

Un secondo filone seguiva le tracce del lavoro degli anni novanta dei fisici statunitensi, che sostenevano di aver generato livelli anomali di trizio (un altro isotopo pesante di idrogeno, creato solo attraverso reazioni nucleari) bombardando il palladio con impulsi di ioni di deuterio caldo. L’analisi di Google delle firme nucleari non ha però mostrato alcuna produzione di trizio.

Un ultimo tentativo prevedeva il riscaldamento di polveri metalliche in un ambiente ricco di idrogeno. Alcuni fautori attuali della fusione fredda sostengono che il processo produce un inspiegabile eccesso di calore, che teorizzano sia il risultato della fusione di elementi. Ma in 420 test, il team di Google non ha trovato quell’eccesso di calore.

I ricercatori dicono però che entrambi gli esperimenti con il palladio richiedono ulteriori studi. Gli effetti ipotizzati nell’esperimento del trizio potrebbero essere troppo piccoli per essere misurati con le attrezzature attuali, suggeriscono. Il team dice anche che ulteriori tentativi potrebbero produrre campioni stabili a concentrazioni di deuterio estremamente elevate, con i quali potrebbero verificarsi effetti interessanti.

Tutti i progetti hanno fatto avanzare la frontiera dei metodi sperimentali, dice Trevithick, compreso lo sviluppo dei “migliori calorimetri del mondo” per rilevare anche lievi eccessi di calore in condizioni sperimentali estreme. Questi potrebbero potenzialmente essere usati per testare affermazioni future.

Stanley Pons (Science Photo Library/AGF)
Stanley Pons (Science Photo Library/AGF)

Estendere i limiti delle misurazioni
“Penso che gli autori abbiano fatto un ottimo lavoro”, dice David Williams, specialista in elettrochimica dell’Università di Auckland, in Nuova Zelanda, soprattutto per il modo in cui hanno affrontato un argomento così controverso. Anche la spinta al perfezionamento della scienza delle misurazioni è importante, sottolinea Williams, il cui team ha condotto alcuni dei primi studi sulle repliche, fallite, delle rivendicazioni originali.

Le tecniche sviluppate dal gruppo per caricare il palladio possono contribuire anche ad aumentare la capacità di stoccaggio dell’idrogeno nei materiali destinati alle batterie e alle celle a combustibile, dice George Chen, docente di elettrochimica al campus di Ningbo, in Cina, dell’Università di Nottingham.

Trevithick osserva che in un caso il suo team non è stato in grado di raggiungere le ipotetiche condizioni di innesco per la fusione e che, quindi, non ha potuto escludere del tutto la possibilità che si verifichi.

Ma Close dice che non poter escludere del tutto un’idea non significa che ci siano buone ragioni per perseguirla. “Nella scienza – spiega – non si può dimostrare un ‘non evento’, una non esistenza”. Se Google vuole investire nella fusione fredda, è un problema loro, dice, ma “se qualcuno a cui ho dato i miei soldi avesse iniziato a investirci sopra, mi riprenderei il denaro.”

Curtis Berlinguette, chimico all’Università della British Columbia a Vancouver e uno dei principali ricercatori del progetto, è sempre stato scettico sui “classici” esperimenti di fusione fredda, ma ha partecipato con entusiasmo al lavoro, e ritiene che una nuova generazione di scienziati creativi potrebbe sviluppare metodi che portino a reazioni di fusione a basse temperature. Alcuni potranno giudicare negativamente il gruppo di ricerca, dice, ma il progetto ha solo esplorato uno spazio poco studiato, che i pregiudizi avevano reso intoccabile: “Ma è proprio questo che dovremmo fare come scienziati”.

(L’originale di questo articolo è stato pubblicato su “Nature” il 27 maggio 2019. Traduzione ed editing a cura di Le Scienze. Riproduzione autorizzata, tutti i diritti riservati.)

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