Zimna fuzja (ang. cold fusion) to nazwa hipotetycznej metody fuzji jąder atomowych, którą dałoby się przeprowadzić w temperaturze znacznie niższej niż dla znanych obecnie reakcji termojądrowych.
Fuzja dwóch dowolnych jąder atomowych zachodzi, gdy posiadają one energię wystarczającą do pokonania odpychania elektrostatycznego protonów między jądrami i przybliżenia na odległość, w której krótkozasięgowe silne oddziaływania jądrowe przeważą odpychanie.
Obliczenia i dotychczasowe eksperymenty wskazują, że energia potrzebna do tego odpowiada temperaturze rzędu milionów kelwinów. Każda metoda, która doprowadziłaby do fuzji jąder w znacznie niższych temperaturach i nie za pomocą zderzania jąder przyspieszanych w akceleratorach, byłaby uznana za "zimną" .
Spis treści |
23 marca 1989 roku dwaj fizycy, Stanley Pons z University of Utah i Martin Fleischmann z University of Southampton, ogłosili, że wynaleźli prostą metodę wykonania zimnej fuzji atomów deuteru, poprzez elektrolizę ciężkiej wody z użyciem porowatej elektrody palladowej[1]. Po pierwszych entuzjastycznych recenzjach i ogłaszaniu podobnych wyników w innych laboratoriach[2], dokładne testy przeprowadzone w kilkudziesięciu ośrodkach naukowych na świecie zaprzeczyły tezie, że w takich warunkach istotnie dochodzi do zimnej fuzji[3]. Doniesienie uznano za mistyfikację, choć część badaczy twierdzi, że Pons i Fleischmann przypadkiem wpadli na trop nowego zjawiska fizycznego, ale nikt potem nie potrafił odtworzyć warunków, w jakich przeprowadzono pierwsze eksperymenty.
Media poinformowały, iż 22 maja 2008 roku Yoshiaki Arata, profesor fizyki z Uniwersytetu Osaka w Japonii, przeprowadził udany i powtarzalny eksperyment, w którym wykazano, iż po wystawieniu proszku palladowego i tlenku cyrkonu na działanie deuteru pod wysokim ciśnieniem, w układzie dochodzi do powstania dodatkowego ciepła (w stosunku do próby kontrolnej z lekkim wodorem). Według autorów, wewnątrz sieci krystalicznej palladu ma dochodzić do silnego skupienia deuteronów. Jądra atomowe znajdujących się obok siebie atomów miałyby być na tyle blisko, aby stworzyć jądro atomu helu[4][5]. Wielu naukowców powątpiewa w jądrowe pochodzenie zaobserwowanego ciepła i porównuje to doświadczenie z doświadczeniem z 1989 r. (patrz: metoda Elektrolityczna)[6].
W dniu 14 stycznia 2011 roku dwóch fizyków z Uniwersytetu Bolońskiego zaprezentowało pierwszy reaktor "zimnej fuzji". Jego twórcy Andrea Rossi i Sergio Focardi określają reakcje zachodzące w nim jako reakcje LENR (nisko-energetyczne reakcje jądrowe) zamiast określenia zimnej fuzji. Według twórców reaktor (nazwany "Katalizatorem energii") działa poprzez reakcję fuzji atomów niklu i wodoru przy dodatkowych katalizatorach i ogrzaniu komory reaktora opornością elektryczną, w wyniku której powstają atomy miedzi. Po jakimś czasie ogrzewania mocą około 1000W reaktor ma ogrzewać się sam wydzielając przy tym energię cieplną o mocy 12kW. Twórcy reaktora spotkali się z powszechną falą krytyki[7] ze strony środowiska naukowego z powodu nienaukowego podejścia przy ogłaszaniu wynalazku, podobnie jak to miało miejsce w przypadku ogłoszenia odkrycia zimnej fuzji przez Stanleya Ponsa w 1989 r. Jednak 6 kwietnia 2011 r. włoski urząd patentowy przyznał A. Rossiemu patent na "Katalizator energii".
W 2002 r. Rusi Taleyarkhan z Oak Ridge National Laboratory ogłosił, że fuzja termojądrowa może zachodzić we wnętrzu bąbelków gazu, ściskanych gwałtownie przy pomocy ultradźwięków. W 2004 r. badania te zostały potwierdzone[8] przez uczonego, pracującego już na Purdue University. W eksperymencie stosowany był "ciężki" aceton, w którym prot zastąpiono deuterem. Jednak badania te są kwestionowane, podejrzewano nawet, że ich wyniki były częściowo sfabrykowane.
Ogłoszona przez grupę fizyków z University of California, Los Angeles w 2005 roku metoda polegająca na szybkim podgrzewaniu kryształu o własnościach piroelektrycznych (wytwarza pole elektryczne podczas podgrzewania). W opisanym doświadczeniu podgrzewano z jednej strony kryształ w zakresie temperatur od -34 do 7 °C. W wyniku tego między końcami kryształu powstało pole elektryczne o wartości natężenia rzędu 25 GV/m przyspieszające jony deuteru, które zderzały się ze spoczywającymi jonami deuteru. Zmierzona energia jonów dochodziła do 100 keV co odpowiada osiągnięciu temperatury miliarda kelwinów, wystarczającej do zajścia fuzji. Eksperymentatorzy zaobserwowali neutrony o energii 2,45 MeV będące dowodem fuzji[9]. Skala zjawiska nie jest tak duża, by można je było wykorzystać do celów energetycznych, umożliwia jednak konstrukcję miniaturowego źródła neutronów. W 2006 r. efekt ten potwierdzono na Rensselaer Polytechnic Institute[10].
 | Tę sekcję należy dopracować zgodnie z zaleceniami edycyjnymi: poprawić styl – powinien mieć encyklopedyczną formę. Dokładniejsze informacje o tym, co należy poprawić, być może znajdują się na stronie dyskusji tego artykułu. Po wyeliminowaniu niedoskonałości prosimy usunąć szablon {{Dopracować}} z kodu tego artykułu. |
Klasyczna zimna fuzja jest teoretycznie możliwa do przeprowadzenia w silnych polach: magnetycznym i rotującym elektrycznym, kiedy to dwa stany Landaua obiegają się w tzw. układzie podwójnym gwiazd bez lub na około ciężkiego jądra atomowego w stanie tzw. paczki trojańskiej zjonizowanego deuteru. Można wtedy oszacować pole krytyczne i częstość obiegu, kiedy przekrywanie się funkcji falowych jest rzędu szerokości samych funkcji. W warunkach laboratoriów ziemskich są to jednak pola gigantyczne, charakterystyczne dla obiektów astrofizycznych.
Aby zbliżyć dwa jądra deuteru na odległość równą średnicy protonu i obiegające się nawzajem z prędkością bliską światła, co gwarantuje zimna syntezę w 100% na parę tzn. 10-15 m, wymagane jest pole magnetyczne o natężeniu 1011 T, tzn. podobne do pól wewnątrz magnetycznych gwiazd neutronowych tzw. magnetarów.
Aby je zbliżyć na odległość porównywalną w sytuacji tzw. katalizy mionowej, tzn. 206 razy mniej niż promień Bohra, wystarczy pole 106 Tesli. Dla pól odpowiadających eksperymentowi piroelektrycznemu wystarczą pola rzędu 1000 T, czyli największe osiągalne szczytowo w ziemskich laboratoriach podczas eksplozji.
Zimna fuzja zachodzi też spontanicznie, ale w czasie rzędu 
lat. Gdyby protony się nie rozpadały, doprowadziłoby to w otwartym Wszechświecie do powstania gwiazd żelaznych[11].
