A Glem 6 Elads Csinljunk napot lombikban A

A Gólem 6. Előadás „Csináljunk napot lombikban!” A hidegfúzió esete Héder Mihály, Nádasi Eszter, Paksi Dániel BME Filozófia és Tudománytörténet Tanszék A Gólem – BME Filozófia és Tudománytörténet Tanszék

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

A kísérlet p A kísérlet és kellékei viszonylag egyszerűek: n n Egy tartály nehézvíz (D 2 O, 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 p Némi áram átvezetése a cellán hosszú időn keresztül állításuk szerint fúziót eredményezett! n n Azaz a nehézhidrogén-atomok héliummá egyesültek (D+D>He), és ezáltal energia szabadult fel, úgy mint a Nap belsejében; A fúzió jelei: p p p felszabaduló hő, nukleáris melléktermékek (neutron és trícium) keletkezése. A bejelentés felkavarta a tudományos közösséget: n n n Sokan (pl. egy csapat az MIT-n) azonnal nekifogtak a kísérlet megismétlésének; A kísérlet ugyan 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

„Fúzióláz” p A bejelentést tehát a tudósok nagyfokú aktivizálódása követte- megerősítő kísérletek sora következett: n n n p p a Texas A&M University hőtermelést észlelt; a Georgia Tech neutron kibocsátást; pozitív eredmények érkeztek Magyarországról(!), Kelet. Európából, és széleskörűen a nemzetközi tudományos világból; Az Utah Egyetem szabadalmaztatta a felfedezést; Utah állam 5 millió dollárral támogatta a kutatást, kilátásba helyezve további 25 szövetségi milliót; Még Bush elnököt is folyamatosan tudósították az aktuális helyzetről; A média nagy szerepet játszott a „fúzióláz” táplálásában, folyamatosan közölte a kapott eredményeket, és a mindenkori állást, amiről a tudósok lelkesen tájékoztattak; A Gólem – BME Filozófia és Tudománytörténet Tanszék

Még egy bejelentés… p A hír utáni héten meglepő módon kiderült, hogy párosunkéval egy időben volt még egy hidegfúziós felfedezés Utah-ban: n A Steven Jones fizikus vezette csoport (Brigham Young University) már 3 éve folytatott sikeres kísérletet a témában, ám ők csak neutron kibocsátást tapasztaltak; p Mindkét csapat adott le cikket a Nature-nek; p Az elsőbbségi harc jegyében P&F felfedezése előbb került a sajtóba, mint a szakfolyóiratokba; A Gólem – BME Filozófia és Tudománytörténet Tanszék

Kétségek p Majd eljött a kételkedés ideje: n n n p A kritika az American Physical Society májusi találkozóján érte el a csúcspontját: n n p 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; 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 egyszerű tévedés története… Akár az, akár nem, érdemes megnéznünk közelebbről! A Gólem – BME Filozófia és Tudománytörténet Tanszék

Előzmények p Miért pont a palládium? n Közismerten nagy a hidrogénfelszívó képessége: p p p Ha telítve van, kristályszerkezetében olyan nagyra nőhet a nyomás, amely esetleg leküzdheti a fúziót megakadályozó, magok közti Coulombtaszítást; P&F előtt már próbálkoztak ezzel mások is… Korábbi kísérletek: n n 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 p Párosunk nem ismerte ezeket az előzményeket, amikor 1984 -ben a kutatásba kezdtek: n n p Tisztában voltak azonban a vállalkozás rizikóival: n p 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; 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 p p Az 1989. márciusi bejelentés megértéséhez ismerni kell a másik Utah-beli csapat tevékenységét is! Jones 1982 -ben végzett részecskegyorsítós kísérletei a lehetséges fúzió irányába mutattak, és felkeltették a tudóstársadalom figyelmét; n p Általában figyelemmel kísérték munkáját, míg Pons és Fleischmann (vegyészként) ismeretlenek voltak a területen; Jones ezt követően a magas nyomás fúziókeltő hatását vizsgálta hidrogénizotópok esetében: n n n 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? p Jones 1988. szeptemberében szerzett csak tudomást a közeli csapat hasonló irányú munkájáról, amikor a páros egy pályázatának elbírálására kérték fel; p Az anyagi, szabadalmi és presztízsbeli tét miatt elkerülhetetlen volt a rivalizálás és a gyanakvás a két csoport között; p 1989. elején Pons és Fleischmann haladékot kért Jonestól (aki addig nem jön ki az eredményeivel), hogy megismételhessék a mérést; p Jones visszalépett egy márciusi konferenciától, május elsején szándékozott előadni az eredményeit az American Physical Society-nek; A Gólem – BME Filozófia és Tudománytörténet Tanszék

Rivalizálás – együttműködés? p p Felmerült az eredmények közös publikációjának lehetősége, végül abban egyeztek meg, hogy külön-külön ugyan, de egyszerre, március 24 -én adnak be cikket a Nature-be; 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 p p p 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 a Pons-féle előzetes cikkleadásról értesülő felháborodott Jones 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 p p 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; A fizikusok között, Ponsnak és Fleischmann-nak kémikusként nem volt reputációjuk a területen; Olyasmit állítottak, amit a legtöbb fizikus lehetetlennek tartott; A fúzióval foglalkozó magfizikusok ilyen nagyszabású bejelentés gyors összeomlását látták már, ezért különösen gyanakvóak voltak, meglehetősen szkeptikusan fogadták a bejelentést: n p p „Képzeld el, hogy sugárhajtású repülőket tervezel, amikor egyszer csak azt hallod a hírekben, hogy feltalálták az antigravitációs hajtóművet” (Mallove, 1991) 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; Arra jutottak, hogy a kísérletet meg kell ismételni, ellenőrizni kell az állításokat, mert ha esetleg nem lenne jó, úgyis hamar fény derül mindenre…

Az eredeti kísérlet ellenőrzése p A hő és a nukleáris termékek keletkezését kellett ellenőrizni: n A hőfelesleg mérése elvileg egyszerű: a cella be- és kimeneti energiamérlegét kell megmérni, valamint felbecsülni az összes olyan ismert kémiai reakciót, amely hőt termel: p 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; n A fúzió legközvetlenebb bizonyítéka a hő és neutron közös kibocsátása lenne: p p p 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 p Számos próbálkozás követte a bejelentést: 1. 2. 3. p Végül elindult az informális információáramlás, és megkezdődött a kísérletek egyre pontosabb replikációja: n p 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 trícium forrásként pl. jól jöhet nukleáris fegyverekhez is… 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 p Néhány pozitív eredmény nagy szerepet kapott: p p p Az egyik legfontosabb megerősítés a Stanford Egyetemről származott, ahol kontrollkísérletet is végeztek sima vízzel, és csak a nehézvizes cella esetében észleltek hőtermelést; Pons és Fleischmann eljárásának 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! p p 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 p p p 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… n 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 p A kísérletek végig a fizikusok elméleti alapú szkepszisétől övezve zajlottak: n n 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: p p p „Egy Nap méretű deutérium masszában egyetlen fúziós reakció menne végbe évente” (Koonin) „Lehet persze elmélkedni azon, 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: n n 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 p Tudományos vita esetén kulcsfontosságú a hitelesség: n n p Egy magfizikus joggal érezhette magát fenyegetve az eredmény által: n n p P&F hihetetlen állításukkal kihívták maguk ellen a tudósközösséget; azonban csak elektrokémikusként volt hitelük, fizikusként nem… 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: n n 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 p A kísérlet gyenge pontja a neutronmérés volt pedig a fizikusok többsége számára pontosan a neutron kibocsátás jelentette volna a fúzió legjobb bizonyítékát: n n p Ez volt az a mérés, amit későn és a konkurenciától tartva kapkodva végzett el Pons és Fleischmann; Ez volt az a terület, ahol egyáltalán nem voltak jártasak; Részecskefizikai méréseiket hamar komoly kritikák érték: n n A nem megfelelő „alakú” görbe az MIT szakértői szerint nem lehetett valódi mért érték, hanem inkább valamiféle műszerhiba; 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 p 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; p Csak a saját területükön tudtak megfelelően védekezni, hőfelesleg mérése, főleg fizikusok számára azonban kevés bizonyíték hidegfúzió mellett; p a önmagában volt a 1990 júliusában P. +F. publikálták a végleges eredményeiket: n n ami már szinte kizárólag csak kalorimetriáról szólt, a nukleáris mérésekről szó sem esett; a

Konklúzió p p 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: n n 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 agonizálni, 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