„Csináljunk napot lombikban!” A hidegfúzió esete 1 A Gólem „Csináljunk napot lombikban!” A hidegfúzió esete A Gólem – BME Filozófia és Tudománytörténet Tanszék

Egy eget rengető bejelentés 1989. március 23-án a University of Utah két vegyésze, Martin Fleischmann és Stanley Pons bejelenti a sajtónak, hogy felfedezte a hidegfúziót ez megfelel a Napban vagy hidrogénbombában lezajló folyamat laboratóriumi szintű, kontrollált megvalósításának A Gólem – BME Filozófia és Tudománytörténet Tanszék

A kísérlet A kísérlet és kellékei viszonylag egyszerűek Egy tartály nehézvíz (D2O, amelyben hidrogén helyett annak nehezebb izotópja, deutérium található), palládiumelektród katódként, platinaelektród anódként, és egy kis „só”: lítium-deuteroxid vezetőként a folyadékba A Gólem – BME Filozófia és Tudománytörténet Tanszék

A kísérlet Némi áram átvezetése a cellán hosszú időn keresztül állításuk szerint fúziót eredményezett! Azaz a nehézhidrogén-atomok héliummá egyesültek (D+D>He), s ezáltal energia szabadult fel, mint a Nap belsejében A fúzió jelei: felszabaduló hő, nukleáris melléktermékek (neutron és trícium) keletkezése A bejelentés felkavarta a tudományos közösséget sokan (pl. egy csapat az MIT-n) azonnal nekifogtak a kísérlet megismétlésének (amely bár egyszerű, de a pontos részletek, mennyiségek ismerete nélkül nem nagyon volt várható siker, ugyanakkor egy héten belül kikerült valahonnan egy pároldalas fénymásolt anyag, néhány szűkszavú részlettel) A Gólem – BME Filozófia és Tudománytörténet Tanszék

Még egy bejelentés... A bejelentést a tudósok nagyfokú aktivizálódása követte, sokan próbálkoztak a kísérlet megismétlésével A média nagy szerepet játszott a „fúzióláz” táplálásában, folyamatosan közölte a kapott eredményeket, a mindenkori állást, amiről a tudósok lelkesen tájékoztatták A hír utáni héten meglepő módon kiderült, hogy párosunkéval egy időben volt még egy hidegfúziós felfedezés Utah-ban A Steven Jones fizikus vezette csoport (Brigham Young University) már 3 éve folytatott sikeres kísérletet a témában, ám ők csak neutronkibocsátást tapasztaltak A Gólem – BME Filozófia és Tudománytörténet Tanszék

Fúzióláz Megerősítő kísérletek sora következett: Mindkét csapat adott le cikket a Nature-nek Megerősítő kísérletek sora következett: a Texas A&M University hőtermelést észlelt a Georgia Tech neutronkibocsátást pozitív eredmények érkeztek Magyarországról(!), Kelet-Európából, és széleskörűen a nemzetközi tudományos világból Az elsőbbségi harc jegyében P&F felfedezése előbb került a sajtóba, mint a szakfolyóiratokba Az Utah Egyetem szabadalmaztatta a felfedezést, Utah állam pedig 5 millió dollárral támogatta a kutatást, kilátásba helyezve további 25 szövetségi milliót. Még Bush elnököt is folyamatosan tudósították az aktuális helyzetről A Gólem – BME Filozófia és Tudománytörténet Tanszék

Kétségek Majd eljött a kételkedés ideje: A megerősítő kísérletek pozitív eredményei közül több hibásnak bizonyult (műszerhibák miatt), másutt semmit sem láttak Pons és Fleischmann cikkét rejtélyes módon visszadobták a kongresszus 25 milliós támogatását elhalasztották A kritika az American Physical Society májusi találkozóján érte el a csúcspontját az MIT és a Cal Tech fizikusai hibásnak minősítették P&F eredményeit a hőtermelés és a neutronkibocsátás vonatkozásában is, és egyenesen dilettánsnak és inkompetensnek minősítették őket Ők maguk nem voltak ott, hogy védekezhessenek, a jelen lévő Steven Jones viszont elhatárolódott tőlük, és szintén elutasította az eredményüket Úgy tűnik, ez csak egy egyszerű tévedés története – akár az, akár nem, érdemes megnéznünk közelebbről! A Gólem – BME Filozófia és Tudománytörténet Tanszék

Előzmények Miért pont a palládium? Korábbi kísérletek Közismerten nagy a hidrogénfelszívó képessége Ha telítve van, kristályszerkezetében olyan nagyra nőhet a nyomás, amely esetleg leküzdheti a fúziót megakadályozó, magok közti Coulomb- taszítást P&F előtt már próbálkoztak ezzel mások is… Korábbi kísérletek A 20-as években Paneth és Peters berlini vegyészek próbálkoztak hasonló eljárással héliumot előállítani, a siker azonban elmaradt A következő években a svéd John Tandberg (Electrolux) vitte tovább az ötletet, először közönséges vízzel, majd az 1931-es felfedezése után deutériummal próbálkozott (ez már lényegében azonos volt az 1989-es kísérlettel), de a hélium előállítása szempontjából ez is kudarc maradt A Gólem – BME Filozófia és Tudománytörténet Tanszék

Pons és Fleischmann Párosunk nem ismerte ezeket az előzményeket, amikor 1984-ben a kutatásba kezdtek Martin Fleischmann elismert angol elektrokémikus, aki hírhedten vonzódott a tudomány kockázatos határvidékei felé. Ennek köszönheti sok fontos felfedezését és Royal Society tagságát is (1986). Southamptonban dolgozott, majd 1983-ban (amikor Angliában csökkentek az egyetemi kutatási támogatások) Utahba távozott szabadúszó kutatónak Stanley Pons 1975-ben doktori tanulmányai alatt járt Southamptonban, ott ismerték meg egymást. 1983-ra már maga is termékeny, elismert tudós, akit szintén vonzott a kockázat Tisztában voltak azonban a vállalkozás rizikóival Saját 100.000 dollárjukkal vágtak bele a kísérletekbe Kevés tríciumra, esetleg valamennyi neutronra számítottak, de a keletkezett hő mértéke teljes meglepetés volt A Gólem – BME Filozófia és Tudománytörténet Tanszék

A konkurens: Steven Jones Az 1989. márciusi bejelentés megértéséhez ismerni kell a másik Utah-beli csapat tevékenységét is Steven Jones 1982-ben végzett részecskegyorsítós kísérletei a lehetséges fúzió irányába mutattak, és felkeltették a tudóstársadalom figyelmét Általában figyelemmel kísérték munkáját, míg Pons és Fleischmann (vegyészként) ismeretlenek voltak a területen Jones ezt követően a magas nyomás fúziókeltő hatását vizsgálta hidrogénizotópok esetében A fordulópont 1985-ban következett be, amikor egy geofizikus felhívta figyelmét a vulkánok melletti magas nehézhélium-koncentrációra (He-3) Hipotézisük szerint ez a földben, deutériumot tartalmazó vízben lefolyó természetes hidegfúzió mellékterméke – ezt próbálták laboratóriumi körülmények között megismételni Kerestek egy alkalmas katalizátort; különböző elektrolitcellák vizsgálata után hidrogénfelszívó képessége miatt a palládiumot választották 1986-ban a háttérsugárzásnál picit magasabb neutronszinteket mértek 1988-ra már magabiztosan állították a neutron keletkezését A Gólem – BME Filozófia és Tudománytörténet Tanszék

Rivalizálás – együttműködés? Jones 1988 szeptemberében szerzett csak tudomást a közeli csapat hasonló irányú munkájáról, amikor a páros egy pályázatának elbírálására kérték fel Az anyagi, szabadalmi és presztízsbeli tét miatt elkerülhetetlen volt a rivalizálás és a gyanakvás a két csoport között 1989. elején Pons és Fleischmann haladékot kért Jonestól (aki addig nem jön ki az eredményeivel), hogy megismételhessék a mérést Jones visszalépett egy márciusi konferenciától, de május 1-jén szándékozott előadni az eredményeit az American Physical Society-nek A Gólem – BME Filozófia és Tudománytörténet Tanszék

Rivalizálás – együttműködés? Felmerült az eredmények közös publikációjának lehetősége, végül abban egyeztek meg, hogy külön-külön ugyan, de egyszerre, március 24-én adnak be cikket a Nature-höz De márciusban a két csoport kapcsolata megszakadt. Pons és Fleischmann attól tartott, hogy Jones fel tudja használni, vagy akár el is lophatja a pályázatuk anyagát A Journal of Electroanalytical Chemistry márciusban kért egy cikket Ponstól a legfrissebb munkájáról, aminek ő gyorsan eleget is tett (később ez fog fénymásolatban keringeni a kísérlet megismétléshez szükséges technikai paraméterekkel)

Rivalizálás A Utah Egyetem vezetésének nyomása alatt Pons és Fleischmann sajtótájékoztatót szervezett március 23-ra, egy nappal a megállapodott cikkleadási határidő elé. Fleischmann egy angol újságírónak adott fülese megjelenik 23-án reggel a Financial Timesban, ami az egész világ sajtóját odavonzza az eseményre A tájékoztatón a másik Utah csoportról nem esik szó A sajtótájékoztatóról és az előzetes cikkleadásról értesülő felháborodott Jones azonnal, még aznap leadja cikkét a Nature-nek A teljes kommunikációs félreértést mutatja, hogy 24-én Pons és Fleischmann megbízottja a jóval korábban megbeszélt helyen várja Jones cikkét a közös leadáshoz – természetesen hiába… A Gólem – BME Filozófia és Tudománytörténet Tanszék

A vita A hidegfúzió körüli heves vitákhoz Pons és Fleischmann eredményei vezettek, így azonban Jones szerényebb, más körülmények közt talán elfogadható eredményei is a vita áldozatául estek Ponsnak és Fleischmann-nak kémikusként nem volt reputációjuk a területen, ráadásul olyasmit állítottak, amit a legtöbb fizikus lehetetlennek tartott. A fúzióval foglalkozó kutatók meglehetősen szkeptikusan fogadták a bejelentést: „Képzeld el, hogy sugárhajtású repülőket tervezel, amikor egyszer csak azt hallod a hírekben, hogy feltalálták az antigravitációs hajtóművet” (Mallove, 1991) A fúzióval foglalkozó magfizikusok sok ilyen nagyszabású bejelentés gyors összeomlását látták már, ezért különösen gyanakvóak voltak Szélesebb körben azonban jóval nagyobb volt a fogékonyság A kémikusok szemében például egész más volt az olvasat: bíztató eredmény volt, ráadásul láthatólag nagyon egyszerűen megismételhető – meg kell tehát ismételni, ellenőrizni kell az állításokat, és ha esetleg nem lenne jó, úgyis hamar fény derül mindenre… A Gólem – BME Filozófia és Tudománytörténet Tanszék

1515 Az eredeti kísérlet A hő és a nukleáris termékek keletkezését kellett ellenőrizni A hőfelesleg mérése elvileg egyszerű: a cella be- és kimeneti energiamérlegét kell megmérni, valamint felbecsülni az összes olyan ismert kémiai reakciót, amely hőt termel Nem megy gyorsan: az energiaháztartást hosszabb ideig kell mérni, és az elektródák deutériummal való telítése is hónapokig tarthat Szeszélyesen változó eredmények mellett átlag 10-25% többlet hőt kaptak, amit nem tudtak kémiai reakcióknak tulajdonítani A fúzió legközvetlenebb bizonyítéka a hő és neutron közös kibocsátása lenne Pons és Fleischmann első neutronmérése bíztató, de nagyon kezdetleges volt: egyetlen ponton, a cellától 50 m-re a háttérsugárzás háromszorosát kapták, de más adatot nem gyűjtöttek Egy másik módszer a kísérő gammasugárzás mérése lehetne – az ez alapján mért neutronmennyiség azonban sokkal kevesebb volt a várhatónál További nyom volt az elektródokon talált a trícium, de az persze származhatott közvetlenül a nehézvízből is A Gólem – BME Filozófia és Tudománytörténet Tanszék

A kísérlet ismétlései Számos próbálkozás követte a bejelentést A nehézségek egy része a részletek ismeretének hiányából származott Az információk visszatartásáért sokan vádolták P&F-t, ez azonban bevett gyakorlat (és indokolt is lehet) egy ilyen óriási gazdasági és tudományos tét esetében Ezen felül biztonsági okokból sem akarták közreadni a részleteket – olcsó tríciumforrásként pl. jól jöhet nukleáris fegyverekhez is… Végül csak elindult az informális információáramlás, és megkezdődött a kísérletek egyre pontosabb replikációja A legtöbb esetben negatív, néhány esetben pozitív eredménnyel A megismételhetőség problémájának klasszikus esetét figyelhetjük meg mindkét tábor meg tudta magyarázni a számára nem kedvező eseteket, hiszen mindig volt olyan egyedi paramétere a méréseknek, amit okolni lehetett A Gólem – BME Filozófia és Tudománytörténet Tanszék

A kísérlet ismétlései Néhány pozitív eredmény nagy szerepet kapott Az egyik legfontosabb megerősítés a Stanford Egyetemről származott, ahol kontrollkísérletet is végeztek sima vízzel, és csak a nehézvizes cella esetében észleltek hőtermelést – kifogva ezzel a szelet az egyik súlyos kritika vitorlájából Pons és Fleischmann eljárásának egy másik sokat kritizált pontja a nyitott cella alkalmazása volt, amelyből esetleg kiszökhettek gázok – egy texasi csapat zárt cellákkal is megerősítette a hőtermelést A negatív eredmények és a részükről érkező kritikák sem voltak kevésbé meggyőzőek A tekintélyes Cal Tech csoport pl. elemi hiba elkövetésével vádolta P&F-t, nevesül hogy az elektrolit felkeverésének hiánya miatt mértek rossz hőmérsékleteket Később kiderült, hogy a Cal Tech emberei (fénykép alapján) jóval nagyobb berendezést készítettek – az eredeti, kisebb méretben pedig valóban nem volt szükség kevergetésre A Gólem – BME Filozófia és Tudománytörténet Tanszék

A kísérlet ismétlései Sok más kritika is hasonlóan gyenge lábakon állt, ha közelebbről megnézték volna azokat – a legtöbb fizikus azonban ezt nem tette meg A megismételhetőség problémája miatt egyik oldal sem győzhette volna meg ennyi idő alatt a tudományos közvéleményt pusztán a kísérletekkel… kísérleti téren patthelyzet volt, egyre erősödő indulatokkal, ahol a tudatos csalás vádja is felmerült …ezért kapott nagyobb szerepet az elmélet

Az elmélet nem rendül meg A kísérletek végig a fizikusok elméleti alapú szkepszisétől övezve zajlottak Természetesen elvégezték a lehetséges magfizikai folyamatok felülvizsgálatát, a hidegfúzió azonban továbbra is lehetetlenségnek tűnt Koonin és Naunberg foglalkozott a kérdéssel a legtöbbet – számos korrekció után a korábbi eredményeknél tíz nagyságrenddel(!) nagyobb valószínűségeket kaptak, de továbbra is úgy látták, hogy a palládiumban kialakuló nyomás messze nem lehet elegendő a fúzióhoz „Egy Nap méretű deutériummasszában egyetlen fúziós reakció menne végbe évente” (Koonin) „Lehet persze elmélkedni azon, hogy hogyan jöhet létre fúzió egy palládiumkatódban… ahogyan azon is gondolkodhatnánk, hogyan viselkednének a malacok, ha szárnyuk lenne. Csakhogy nincsen szárnyuk” (Koonin) Akadtak persze merészebb elméleti ötletek, amelyek lehetővé tettek volna egy ilyen jelenséget Például a Nobel-díjas Julian Schwinger is javasolt egy újfajta neutronmentes fúziós reakciót A kísérleti eredmények azonban ez esetben nem tudták megdönteni az elméletek bevett nézetét A Gólem – BME Filozófia és Tudománytörténet Tanszék

Elmélet és hitelesség Tudományos vita esetén kulcsfontosságú a hitelesség P&F hihetetlen állításukkal kihívták maguk ellen a tudósközösséget azonban csak elektrokémikusként volt hitelük, fizikusként nem Egy magfizikus joggal érezhette magát fenyegetve az eredmény által hiszen az új jelenség az ő kutatási pénzét, presztízsét fenyegette …ráadásul a kihívás igen váratlan és „udvariatlan” módon érkezett: a napi sajtón keresztül Ez persze nem jelenti azt, hogy pusztán előítéletből vagy önérdektől kifolyólag eleve elutasították volna az állítást (bár nyilván voltak sokan ilyenek is), hanem azt, hogy a „támadóknak” különösen erős ellenállással kellett szembenézniük minden kihívóra az vár, hogy megpróbálják kikezdeni az érveiket, és megkérdőjelezni a kompetenciájukat, hitelességüket P&F-ra is ez várt – természetesen a leggyengébb ponton támadták őket A Gólem – BME Filozófia és Tudománytörténet Tanszék

Elmélet és hitelesség A kísérlet gyenge pontja a neutronmérés volt A fizikusok többsége számára a neutronkibocsátás jelentette volna a fúzió legjobb bizonyítékát Ez volt az a mérés, amit későn és a konkurenciától tartva kapkodva végzett el Pons és Fleischmann és ez volt az a terület, ahol egyáltalán nem voltak jártasak Részecskefizikai méréseiket hamar komoly kritikák érték A nem megfelelő „alakú” görbe az MIT szakértői szerint nem lehetett valódi mért érték, hanem inkább valamiféle műszerhiba Pons és Fleischmann a válasz során defenzívába került Többen később az adatok kozmetikázásával is vádolták őket Ez a vád azonban nem tűnik túlságosan megalapozottnak, inkább csak az eset által keltett hullámok visszacsapásaként érdemes tekinteni

Elmélet és hitelesség Az American Physical Society már említett, az ügy szempontjából sorsdöntő ülésén a Cal Tech csoport negatív eredményei és kemény retorikája mellett ezek a kritikák bizonyultak döntőnek Pons és Fleischmann 1990 júliusában publikálták a végleges eredményeiket, ami már szinte kizárólag csak kalorimetriáról szólt, a nukleáris mérésekről szó sem esett Csak a saját területükön tudtak megfelelően védekezni, a hőfelesleg mérése, főleg a fizikusok számára azonban önmagában kevés bizonyíték volt a hidegfúzió mellett

2323 Konklúzió A hidegfúzió utáni hajszát sokan arra hozzák fel példaként, miszerint valami baj van a modern tudománnyal: a tudósok túl kevés megalapozással túl sokat állítanak, túl nagy nyilvánosság előtt Az eset patológiaként való bemutatása azonban félrevezető Pons és Fleischmann nem cselekedett másképp mohóság és nyilvánosság tekintetében, mint a legtöbb körültekintő kollégájuk, aki tisztában van potenciális felfedezésének tudományos és gazdasági vonzataival A szabadalmi titoktartás és a médiabeli csinnadratta a modern tudomány velejárója – az itt tárgyalt eset ebből a szempontból nem kivételes, hanem inkább „normálisnak” tekinthető Lehet ezen keseregni, csak nem érdemes: ettől a tudományos gyakorlat nem fog megváltozni, és nem fogunk visszatérni egy valamiféle „tudományos aranykorba”, amikor minden tudós úriember volt, és az önmagáért való igazságot kutatta Inkább a tudományról alkotott képünket kell megváltoztatni, és elgondolkodni azon, mivel járhatnak ezek a folyamatok A Gólem – BME Filozófia és Tudománytörténet Tanszék