Slávny vedecký časopis Nature sa nedávno vrátil ku kontroverzii, do ktorej zabŕdli jeho redakcie v roku 1989. Do redakcie vtedy dorazil článok dvoch serióznych chemikov, Martina Fleischmanna a Stanleyho Ponsa. Písali v ňom o tom, ako nečakane jednoducho, doslova na laboratórnom stole, dosiahnuť proces jadrovej fúzie, teda zjednodušene povedané výroby energie podobným procesom ako vo vnútri Slnka. Zrodila sa legenda studenej fúzie.
V redakcii Nature boli samozrejme skeptickí. Áno, jadrová fúzia sa dá dosiahnuť aj v pomerne jednoduchých zariadeniach, ktorú si veľmi technicky zdatní jedinci môžu postaviť doma. Fleischmann a Pons tvrdili, že sa im podarilo postaviť fúzne zariadenie, v ktorom vznikalo podstatne viac energie, než koľko si vyžadovala jeho prevádzka, uvádza server Technet.cz.
Pritom všetko prebiehalo v podstate v jednom jednoduchom aparáte na stole za bežných izbových teplôt. Vedecký konsenzus pritom znie, že jadrové fúzie je možné na Zemi dosiahnuť len v obrovských komorách s rozmermi rádovo desiatok metrov a za teplôt vyše sto miliónov stupňov.
Princíp pokusu spočíval v elektrolýze ťažkej vody (v ktorej je namiesto vodíka jeho izotop deutérium s neutrónom v jadre), do ktorej boli ponorené elektródy z kovového paládia. Keď cez ne prechádzal prúd, deutérium podľa nich prenikalo pomerne hlboko do atómovej mriežky paládia. Čo nie je nič kacírske, ale potvrdený fakt - plyny do atómových mriežok niektorých kovov skutočne prenikať môžu.
Obaja vedci sa však domnievali, že deutérium preniká do paládia v takom množstve, že v atómovej mriežke kovu dôjde k "tlačenici". Nakoniec sa niektoré atómy deutéria natlačia do takého malého priestoru, že prekonajú vzájomný odpor a splynú - teda dôjde k fúzii jadier vodíka. To už kacírska myšlienka je.
Zlučovanie jadier je analógiou povedané podobná práca ako snaha priblížiť dva magnety rovnakými pólmi k sebe. Vyžaduje to nesmierne vysokú energiu, aby sa podarilo prekonať silný vzájomný odpor oboch atómov. Na Slnku šancu na fúziu zvyšuje kombinácia ohromného tlaku (fúzia prebieha v jeho strede, nie na povrchu) a vysokých teplôt. Na Zemi podobné tlaky nevytvoríme, a tak ideme cestou zvyšovania teploty: v najväčšom fúznom projekte súčasnosti, tokamaku ITER, by teplota plazmy mala dosahovať až 150 miliónov Kelvinov (alebo stupňov Celzia, ak chcete, to je v týchto rádoch prakticky jedno).
Fleischmann a Pons tvrdili, že ich "studená fúzia" dokáže obchádzať limity, ktoré fyzikálne komunita považovala z dobrých dôvodov za neprekročiteľné. Navyše sa domnievali, že sú blízko fúzii "ziskové", pri ktorej viac energie vzniká, než sa využíva. To sa žiadnemu inému experimentu nikdy dosiahnuť nepodarilo; ani dnes, nieto pred tridsiatimi rokmi.
Nakoniec obaja vedci nečakali na uverejnenie článku v Nature či inom vedeckom časopise. V marci 1989 usporiadali tlačovú konferenciu, na ktorej samozrejme nemohli výsledok predstaviť do takých podrobností, ako by bolo žiaduce. V apríli tiež vydali článok v Journal of Electroanalytical Chemistry, ale len veľmi stručný, s nie celkom dostatočným popisom zariadenia i pokusu.
Na pohľad fantastický výsledok vzbudil obrovskú pozornosť. Ako sa však rýchlo ukázalo, reklama bola trochu predčasná.
Martin Fleischmann (na snímke vpravo) a Stanely Pons predvádzajú svoj "fúzny reaktor" v marci 1989. V čase, keď ich výsledok ešte mohol vzbudzovať optimistické očakávania, že v podobnom vreckovom zariadení možno ľahko vyrábať prakticky neobmedzené množstvo energie.
Čo všetko je zle
Problémy vyplávali na povrch len postupne. Problém nebol ani tak v tom, že obaja chemici výsledok nedokázali vysvetliť presvedčivo a do podrobností teoreticky (podľa výpočtu boli aj v atómovej mriežke paládia medzi atómami deutéria príliš veľké vzdialenosti), ale predovšetkým v tom, že ich merania pri bližšom preskúmaní neobstáli.
Ako prvé odpadlo tvrdenie, že pri experimente bola zistená prítomnosť neutrónov s vysokou energiou, ktoré mohli vznikať práve pri fúzii. Ale ako sa ukázalo, bola to chyba v meraní a Fleischmann a Pons tento argument čoskoro nechali padnúť pod stôl. Príčinou chyby bolo zrejme aj to, že meranie prítomnosti častíc s vyššími energiami nebolo pre oboch vedcov "denným chlebom". Ako už bolo povedané, neboli experimentálnymi fyzikmi, ale chemikmi.
Ako ďalší dôkaz svojho tvrdenia potom obaja chemici považovali mierny prebytok tepla pri reakcii, ktorý namerali ich kalorimetre. Opakovania v iných laboratóriách však nič podobné vo väčšine prípadov nenamerali - a keď bol nejaký prebytok nájdený, zvyčajne to bol dôsledok neskôr nájdenej chyby v meraní.
Časopis Nature nakoniec vtedy článok oboch vedcov nezverejnil, vydal však o rok neskôr experimenty inej skupiny s pôvodným vybavením, ktorý žiadne stopy fúzie nezaznamenal. Podobných meraní bola celá rada, napriek tomu "moderná povesť" o studenej fúzii začala žiť svojím vlastným životom. Súviselo to snáď aj s tým, že Fleischmann a Pons húževnato bránili svoj výsledok. A to aj v čase, keď už ho drvivá väčšina kolegov považovala za preukázateľne "mŕtvy". Fleischmann sa preslávil aj osobnými útokmi na svojich názorových protivníkov.
Kalorimeter, ktorý skupina vedcov z univerzity v Britskej Kolumbii s pomocou grantov spoločnosti Google vyvinula špeciálne na meranie energií pri experimentoch so "studenou fúziou". Ide zatiaľ zrejme o najpresnejšie zariadenie na tento účel na svete, stopy tohto zázračného procesu však nezachytil.
Platí Google
Hoci sa našli aj optimisti, ktorí na studenej fúzii niečo videli, systematicky sa jej skúmaniu nikto zo známejších odborníkov nevenoval. Niet divu. Väčšina fyzikov problém nepovažovala za zaujímavý a nepočuli naň ani grantové agentúry či univerzity. Bolo teda len veľmi ťažké zohnať na neho prostriedky.
Ale žijeme v dobe, v ktorej sa aj vo vede zavedená rovnováha stále výraznejšie odchyľuje od noriem, na ktoré sme boli zvyknutí v posledných desaťročiach 20. storočia. Aj vo vede rastie význam bohatých filantropov, či už súkromníkov alebo firiem, ktorí samozrejme určujú výskumné priority aj podľa svojich záujmov. Vďaka tomu sa studená fúzia po tridsiatich rokoch vrátila aj na stránky časopisu Nature, jedného z dvojice najprestížnejších vedeckých časopisov vôbec.
Postarali sa o to peniaze firmy Google, ktorá v roku 2015 dala skupine tridsiatich vedcov z niekoľkých významných amerických laboratórií desať miliónov dolárov na výskum všetkých možných aspektov studenej fúzie. Výsledkom je niekoľko vedeckých prác, ktoré sú zatiaľ najpresnejšie v meraní hneď troch navrhovaných postupov na dosiahnutie "studenej fúzie", aké sa v posledných desaťročiach objavili.
Ani v jednom prípade však vedci nedetekovali žiadne stopy takéhoto procesu. Neobjavil sa ani prebytok tepla, nieto nejaké vysokoenergetické častice. Autori si podľa textu nevedia predstaviť, ako by sa za dnešného stavu fyzikálneho poznania a s dnešnými materiálmi dali dosiahnuť podmienky, za ktorých by k podobnému procesu vôbec mohlo dôjsť.
Úplne jeho existenciu však vylúčiť nemôžu. Ostatne veda všeobecne nemôže dokázať neexistenciu nejakého javu. "Pokračujúcu skepsu voči studenej fúzii považujeme za oprávnenú, domnievame sa však, že kým bude jej existencia úplne vylúčená, musí prebehnúť ešte ďalšie skúmanie relevantných skutočností," píšu autori v práci.
Ani tento nie celkom jasný záver však nič nemení na tom, že na stope studenej fúzie Googlom platení vedci evidentne nie sú. Výskum by podľa nich mohol mať skôr prínos v iných oblastiach, napríklad vylepšenia kalorimetrov alebo lepšie pochopenie interakcie medzi kovmi a plynmi. Objav "nekonečného zdroja energie" sa tak znovu odkladá.