Onko kylmäfuusio kylmää, tai edes fuusiota?

Kylmäfuusion saralla on jo sadan vuoden ajan esitetty suuria lupauksia ja kuultu erikoisista läpimurroista. Hyvin vähän mitään varsinaista edistystä on kuitenkaan nähty. Tässä kirjoituksessa lähestyn tutkimuksia humanistisesta näkökulmasta, ja kiinnitän huomioni etenkin keskustelukulttuuriin sekä tieteelliseen termistöön, jota usein käytetään virheellisesti. Ehdotan, että kenties teorioiden ja epätieteellisen puheen taustalla olevaa ihmistä kuitenkin kannattaisi joskus myös yrittää kuunnella, jotta keskustelussa ja sitä kautta myös ihmisten käsityksissä tapahtuisi edistystä?

Toivon, etteivät skeptikot tai keksijät loukkaannu seuraavista sanoista, sillä tarkoitukseni on vain pohjustaa kysymyksenasettelua pienillä kärjistyksillä:

Näennäistieteilijät ja innokkaat amatöörit ovat hukanneet monen akateemisen uran pituudelta aikaansa mahdottomien teorioiden todistelemiseen.
Toinen puoli tarinasta lienee yhtä traaginen: vähintään sama määrä skeptikkoja on tuhlannut saman määrän energiaa teorioiden todistamiseksi virheellisiksi.

Näennäistieteilijät kenties toivovat rikastumisestaan ja tieteellisistä tunnustuksista huolimatta, että he ovat antaneet muille amatööritutkijoille ja ikiliikkujien rakentajille innostusta omassa esimerkillään. Kenties he myös salaa haaveilevat siitä, että tulevaisuuden tiedeyhteisöt tunnustavat heidän olleen oikeassa?
Skeptikoilla lienee itsestään hieman samanlaisia suureellisia kuvitelmia: He ovat suojelleet tuhansia ihmisiä huuhaalta ja virheellisiltä uskomuksilta. Vaikka he eivät koskaan saaneet professorin kannuksia, ovat he omalta osaltaan edustaneet ja edistäneet kriittistä ajattelua ja johdattaneet maailmankatsomustamme realistisempaan suuntaan.

Onhan varmaan paikallaan olettaa, että myös Pikkujättiläisen ivallisen ja usein pikkunokkelan tiede-esseistiikan taustalla on tämänsuuntaisia ambitioita. En ole professori, joten edistän tiedettä gonzotutkimuksilla ja mahtipontisilla bloggauksilla.

Oli motivaatiomme mikä tahansa, toivon etteivät olkinuket ja ennakkoluulot olisi paremman keskinäisen kunnioituksen ja keskustelun esteenä.

Ihmisten edemmistö tuskin edes tietää, että kylmäfyysio on monien fyysikkojen mielestä huuhaata, eikä siihen tulisi tuhlata rahaa

En tiedä miten moni fyysikko todellisuudessa ajattelee näin tai miten moni ihminen tietää mitä eroa on fissiolla, fuusiolla tai kylmäfuusiolla, mutta olisi mukava selvittää asia.

Niinpä tein tällaisen pienen kyselyn:
LYHYT KYSELY KYLMÄFUUSIOSTA

No, ehkä on vähän turha kysellä mitään,kun olen jo ehtinyt luoda tuossa aiemmin tiettyjä oletuksia. Kävin kuitenkin varmuuden vuoksi liittämässä kyselyn myös Tiede-lehden foorumille, niin kertyi vähän laajempi kattaus mielipiteitä.

89% pitää kylmäfuusiota puhtaana huuhaana, josta ei ole edes kunnolliseksi tieteiskirjallisuudeksi. (Huomaa, miten harvat tunnustavat, että eivät tiedä paljoakaan kylmäfuusiosta: 2/65)

Kylmäfuusio yhdistyy monen fyysikon mielissä ensimmäiseksi lukuisiin valheellisiin uutiotsikoihin ja suoranaisiin huijauksiin. Netistä löytää kymmenittäin ihmisiä, jotka väittävät rakentaneensa toimivan kylmäfuusioreaktorin. Vastaavia väitteitä esitettiin jo 1920-luvulla, mutta ne eivät johtaneet konkreettiseen energiantuotantokeinoon, josta olisi ollut teknistä tai taloudellista hyötyä. Myös keksijöiden teoreettiset kuvaukset laitteistaan osoittautuivat sekaviksi ja ristiriitaisiksi.
https://en.wikipedia.org/wiki/Cold_fusion

Kylmäfuusioon on kohdistettu myös lukuisia salaliittoepäilyjä. Monet väittävät, että kylmäfuusio olisi ollut jo pitkään mahdollista, mutta öljy-yhtiöt ovat sabotoineet tutkimuksia ja ostaneet sekä pimittäneet patentteja.

Huonosti laaditut kirjalliset raportit ja salaliittoteoriat ovat onnistuneet kenties vesittämään myös monien järkevämpien tutkijoiden aikaansaannoksia. On vaikea hahmottaa alalla tapahtunutta kehitystä, kun keskustelu koostuu enimmäkseen päättömistä väitteistä ja niiden vastaväitteistä. Kovin moni fyysikko tuskin haluaa erikoistua kylmäfuusioteoriaan, kun sitä kautta saa heti kyseenalaisen maineen.

Normaalien fuusioreaktorien lämpötila on kymmeniä tuhansia asteita, eikä niissä ole kyetty miljardien rahoituksesta huolimatta ratkaisemaan keskeisiä ongelmia. Kuulostaa liiankin hyvältä, että joku tavallinen ihminen omassa autotallissaan rakentaisi toimivan fuusioreaktorin. Mieleen tulee helposti kuva alkemistista, joka yrittää muuntaa yhtä alkuainetta toiseksi - ja siitähän fyysiossa on kyse.

Silti on hyvä huomata, ettei kylmäfuusio suinkaan ole arkisten lämpötilojen puitteissä kylmää. Lämpötila kohoaa yli tuhannen asteen.

Esimerkiksi nyt vaikka oheisen linkin takaa löytyvä video, jossa yritetään toistaa Rossin E-Cat reaktorin tulokset:
http://www.wired.co.uk/news/archive/2015-02/06/cold-fusion-reactor

Sekin on epäselvää, tapahtuuko väitetyissä kylmäfuusiolaitteissa fuusioreaktiota. Jotain siellä kuitenkin tapahtuu, vaikka näille kokeille on tyypillistä se, ettei mittareilla havaita minkäänlaista säteilyä.

Kenties tulisi kokonaan hylätä nykyään käytössä olevat termit? Ainakaan ei tulisi puhua fuusiosta, sillä alkuaineiden atomiytimet eivät yhdisty ja muodosta uusia alkuaineita.

Miksi puhutaan fuusiosta, vaikka mikään ei viittaa siihen, eivät tulokset eivätkä teoriat?

Eri tieteenalojen erottautumisesta ja heikosta ytheydenpidosta kenties seuraa, että humanistit loputtomasti määrittelevät ja kyseenalaistavat käyttämiään käsitteitä, kun taas luonnontieteilijöille on luonnollisempaa, että historiallisista määritelmistä ja termeistä pidetään kiinni itsepintaisesti.

Jos Pluto halutaan planeetan sijaan määritellä kääpiöplaneetaksi, se vaatii vuosien kokoustamista ja kiihkeitä vastapuheita.

Onko luonnontieteellisen todistamisen perusteena todellakin puhtaasti tieteellistä metodiikkaa, vai onko kysymys myös sanasokeudesta, Asperger-taipumuksista tai OCD:sta, eli pakko-oireisesta järjestelmällisyydestä. Mitään tieteellisen maailmankäsityksen tai termistön osia ei saa muuttaa, koska se uhkaisi turvallisuudentunnetta. Niinpä tieteen on edistyttävä vain sukupolvi kerrallaan, suurten paradigmanvaihdosten kautta?

Olisiko tieteen kokonaisedun kannalta parempi, etteivät erilaiset luonnetyypit niin selkeästi jakautuisi omiin tiedekuntiinsa, vaan kunkin tieteenalan piirissä toimisi myös taipumuksiltaan ja kyvyiltään erilaisia ihmisiä? Jos se ei edistäisi tiedettä, niin kenties ainakin yrityselämän innovatiivisuutta.

Kenties minun ei pitäisi puhua tällaista, ennen kuin olen esittänyt todistusaineiston.

Miksi kylmäfuusio ei ole fuusiota?

Tutustuin kylmäfuusion lähinnä vain viihdyttäkseni itseäni. Minua kiinnostivat ihmiset, jotka yksin taistelevat tuulimyllyjä vastaan.

Pian kuitenkin kiinnitin huomioni siihen, että artikkelit itsepintaisesti puhuvat fuusiosta, vaikka kokeissa ei väitetä tapahtuneen atomiydinten yhdistymistä, eli transmutaatiota:
https://fi.wikipedia.org/wiki/Transmutaatio

Kokeita kritisoidaan fuusion käsitteen valossa. Tietenkään teoriat tai tulokset eivät ole luonnontieteellisesti järjellisiä, jos niissä itsepintaisesti puhutaan "fuusiosta" silloinkin, kun atomiydinten fuusiota ei todistettavasti ole voinut tapahtua.

Sen sijaan monet puolueettomat (kuten puolueellisetkin) kokeet havaitsevat:
A) Reaktori tuottaa enemmän lämpöä kuin mitä siihen syötetään ja mitä teoriat antaisivat olettaa.
B) Käytetty polttoaine sisältää poikkeavassa suhteessa isotooppeja kuin käyttämätön polttoaine.

Kaiken järjen mukaan tulisi siis puhua isotooppireaktorista.

Miten monta tulosta Google antaa sanalle "isotooppireaktori"?.

Nolla. Ei yhtään.

Tästä minä juuri puhun, kun kritisoin luonnontieteilijöitä. Miksi ei kieltä voi käyttää luovasti ja puhua niin kuin runoilijat puhuvat - eli asioista niiden oikeilla nimillä?

Mikä ihme on isotooppireaktori?

En tiedä onko sittenkään kyseessä paras mahdollinen sana. Olen alkanut tyypilliseen humanistin tyyliin epäillä itseäni. Kenties olisi sittenkin parempi käyttää ilmausta transmutaatioreaktori, sillä myös isotooppien hajoamien toisiksi isotoopeiksi on luokiteltavissa "ydinreaktioksi":

Kuinka monta tulosta Google antaa sanalle transmutaatioreaktori?

Hmm... Ei näemmä yhtään. Tarkemmin ajateltuna ei välttämättä olisi kumminkaan viisasta tarttua liian laaja-alaiseen käsitteeseen, jos tarjolla on täsmällisempiäkin.

Miten kävisi neutronireaktori, sillä isotoopit eroavat toisistaan juuri siinä, että niillä on sama määrä protoneja, mutta eri määrä neutroneja?

Ei silläkään sanalla ole vielä käyttäjiä. Vaeltelen tyypilliseen tapaani kielemme tuntemattomilla korpimailla kuin Star Trekissä konsanaan.

Netissä tarjotuissa monilukuisissa kokeissa toistuu väite, että deuteriumin, siis raskaan veden, sekä hienoksi jauhetun nikkelin ja/tai palladiumin seosta kuumentamalla syntyy mystisesti ylimääräistä lämpöä. Kun reaktori on sammutettu ja polttoainetta tutkitaan, havaitaan, että isotoopeille on tapahtunut jotakin kummallista.

Isotooppireaktori on siis ilmeisesti laite, joka suuressa lämpötilassa ja paineessa muuntaa vähemmän stabiileja atomiytimiä enemmän stabiiliin muotoon, ja siten vapauttaa lämpöä - kenties jopa enemmän kuin mitä systeemiin on ulkoa tuotu. Se tarkoittaisi, että tämänkaltaisilla laitteilla voisi olla käytännön sovelluksia, kunhan luovuttaisiin väitteestä, että kyse on kylmäfuusiosta.

Kun katselen nuklidikarttaa https://fi.wikipedia.org/wiki/Nuklidi, mieleeni tulee ajatus, josko nikkelin ohella myös tinaa tai gadoliniumia voisi kokeilla kokeellisen isotooppireaktorin polttoaineeksi? Niillä molemmilla on useita isotooppeja sekä alhainen sulamispiste, minkä lisäksi ne ovat varsin yleisiä ja edullisia raaka-aineita. Jos isotoopit todellakin alkavat transformoitua lämpötilan ja paineen vaikutuksesta, deuteriumin kenties luovuttaessa niille neuroneja, voisi teoriassa energiaa - tai ainakin lisälämpöä - tuottaa kohtuullisen edullisesti.

Tämä on hajanaisen ja huteran näytön valossa laadittu yksinkertainen teoria, jonka varsin vähäisin ajatusponnisteluin muotoilin kylmäfuusiokokeiden tuloksista. Uusien termien ja teorioiden rakenteleminen on helppoa, kun ensin pääsee irti ajatuksesta, että kokeissa olisi kysymys fuusiosta - tai että prosessi olisi kylmää,

Sehän on äänekkäimmän kritiikin ydin, että fuusiossa tapahtuvan ydinreaktion signaaleja, kuten säteilyä, ei ole kokeissa havaittu. Jos kyse ei ole fuusiosta, se ongelma on ratkaistu. Seuraavaksi täytyisi seuraavaksi tutkia kokeellisesti, voiko isotooppi luovuttaa tai vastaanottaa neutronin ilman, että prosessissa vapautuu alfa- tai gammasäteilyä - tai mitä säteilyä siinä vapautuu?

Kenties yksi pieni sana on johtanut keskustelua harhaan kymmenien vuosien ajan? Ainakaan kukaan ei vielä suomeksi liene esittänyt tällaista käsiteanalyysiä - tai ainakaan näillä sanoilla. Mutta minähän olenkin vain humanisti ja gonzotieteilijä.

PS.
Huomasin jutun kirjoitettuani, että Takkirauta on tarttunut aiheeseen reilu vuosi sitten:

"Polttoaineen nikkelin (Ni) isotoopit 58, 60, 61 ja 64 näyttävät muuttuneen suurimmalta osin isotoopiksi 62. Litiumin (Li) isotooppi 7 taas on muuttunut isotoopksi 6. Alkuaineet ovat siis muuttaneet muotoaan."

http://takkirauta.blogspot.fi/2014/10/kylmafuusiosta-totta.html

Tämänkin kirjoituksen alla käydyssä keskustelussa silti harhaanjohtavasti puhutaan "fuusiosta", vaikka alkuaineet (protonit+elektronit) olisivat pysyneet samoin - ja muutoksia on tapahtunut vain niiden neutronien lukumäärässä.

Kokeita tulisi suorittaa kiinnittäen erityistä huomiota isotooppien keskinäisiin suhteisiin. Tarvittaisiin yksityiskohtaista tietoa seoksen alkuainekoostumuksesta, jotta olisi mahdollista muotoilla teoria siitä, kuka on siirtänyt neutroneja kenellekin. Voihan olla niinkin, että Rossin E-Cat itse asiassa hukkaa energiaa, koska joidenkin isotooppien synnyttämiseen kuluu enemmän energiaa kuin toisissa prosesseissa vapautuu. Sen sijaan jos polttoaineena olisi vain tarkkaan valittuja isotooppeja, reaktio voisi toteutua puhtaammin ja tehokkaammin.

Lisäys kesällä 2016:
Muutamia linkkejä tutkimuksiin, joissa huomioidaan "transmutaatio-reaktorin" polttoaineen koostumuksissa tapahtuneet isotooppimuutokset:

"transmutation reactions... resulting in the formation of new stable isotopes not present in the system prior to the experimental run."

PDF - isotopic shifts and transmutations observed in LENR

"we noticed that the main source of energy in our reactor is not so much a fusion, but a shift of the isotopic composition"

Rossi-e-cat-energy-comes-from-isotopic-shifts-which-is-not-fusion

Ilmiötä on käsitelty muutamissa artikkeleissa jo 1989, mutta sekä tiedeyhteisö että kylmäfuusiohörhöt ovat takertuneet termiin "fuusio", mistä ei ole ollut missään vaiheessa kysymys:

"anomalous isotopic shifts provide the most convincing evidence of nuclear reactions"

 http://newenergytimes.com/v2/news/2010/35/SR35906insights.shtml

Lisäys 2:
Myös Ruotsissa on innostuttu selittämään "kylmäfuusion", eli LENR-tekniikan havaintoja. Richard Lundin ja Hans Lingren esittävät, että ylimääräisen energian tuottaisi "ponderomotive Miller force" (en löytänyt suomennosta), joka värähdyttelee epävakaiden isotooppien neutroneja ulos ytimestä jolloin ne pomppaavat toisen atomin ytimeen, muodostaen atomiytimiä, jotka ovat vähemmän epävakaita:

"ponderomotive forces at resonance frequencies shake out neutrons from elements such as deuterium and lithium, and that these neutrons are then captured by e.g. nickel, resulting in energy release by well-known physical laws."

https://animpossibleinvention.com/2015/10/15/swedish-scientists-claim-lenr-explanation-break-through/
Näyttää siltä, että ilmiö on jo toistettu niin monessa eri laboratoriossa, että fyysikot alkavat heräillä skeptisismistään. Kukaan ei osaa kunnolla selittää havaittua ylimääräistä (ei-kemiallista) energiaa, joten on käynnistynyt kunnon kilpailu siitä, kenen teoria on lähimpänä totuutta tai vähiten epätieteellinen. Minua kiinnostaa tässä kuviossa eniten se, olemmeko todistamassa radikaalia paradigmanvaihdosta, vai täytyykö tekniikan kehittyä kaupallisiin sovelluksiin asti, ennen kuin sen olemassaoloon herätään akatemioissa. Olen koettanut etsiä uusimpien käänteiden epäilijöitä, mutta skeptikot tuntuvat pysyttelevän hiljaa. Asiaan perehtyvä huomaa nopeasti, että keskustelu on liian laajamittaista, jotta sitä voisi nopeasti kiistää - ja kun siihen perehtyy lähemmin niin kiistäminen muuttuu vaikeaksi. Tutkimuksia on leegio ja niiden taustalla arvovaltaisia tahoja. Skeptikot suojelevat itseään lähinnä sillä, että eivät perehdy ollenkaan, mikä ei ole uutta. Kylmäfuusio torjutaan yleisimmin sillä perusteella, että se aikoinaan torjuttiin tiedepiireissä, vaikka torjunta perustui fuusion määritelmän virheelliseen käyttöön ja muihin teoreettisiin sekä akateemisiin kömmähdyksiin. Fuusiota ei kukaan tervejärkinen fyysikko enää väittäisi kokeissa tapahtuneen - paitsi Wikipediassa, jossa se kummittelee sillä otsikolla. Lisäksi alalla on huijareita, mutta se ei vaikuta siihen, miten moni yliopisto on myöhemmin vahvistanut monet omituiset havainnot vuodelta 1989, ja löytänyt uusia omituisia havaintoja.

Tänä keväänä alan kuuluisin vedättäjä Andrea Rossi on taas ajautunut vähintään kahteen oikeudenkäyntiin, joista toisessa hän  itse vaatii huimia summia rahoittajiltaan ja toisessa on itse syytettynä huijauksesta. Hän on ilmeisesti käyttänyt vähintään 1,5 miljoonaa, kenties jopa 10 miljoonaa rakentaakseen jättimäisen laitteiston ja lahjoakseen hämäräperäisiä asiantuntijoita todentamaan sen toiminnan:
https://wattsupwiththat.com/2016/04/07/e-cat-crumbles-industrial-heat-has-worked-for-over-three-years-to-substantiate-the-results-without-success/

Rossien elämäntarinasta syntyisi mielenkiintoinen elokuva. Mies ei tunnu säikkyvän sitä, että joutuu kaikkialla oikeustoimien kohteeksi ja tulee paljastetuksi ties mistä vedätyksistä. Hänen laitteitaan ei kukaan luonnollisesti ole voinut tieteellisesti todentaa, koska hän ei ole paljastanut "salaista ainesosaa", joka on välttämätön jotta mitään tuloksia syntyy. Rossin nettisivujen tieteelliset esitykset ovat enimmäkseen puhdasta hölynpölyä. Mies on patologinen huijari, mikä ei ainakaan helpota kenenkään muun työskentelyä jo valmiiksi huuhaaksi julistettujen mysteerien parissa.

Vaikka palladiumin, platinan, nikkelin tai aluminin tietyt isotooppimuutokset olisivat todellisia alhaisissa lämpötiloissa, on sittenkin mahdollista myös, ettei mitään kaupallista ja toimivaa reaktoria ole näköpiirissä. Vaikka ilmiö olisi todellinen on se sellaiseksi myöskin todennettaisiin (huomaa kaksi eri ehtoa.) Teknologian mahdollisuudet ovat alan puuhamiesten taholta optimismin värittämiä. Lupauksissa puhutaan sata tai tuhatkertaisista hyötysuhteista, vaikka paras mihin kukaan on koeolosuhteissa edes väittänyt päässeensä on noin 170% (lämpöä suhteessa käytettyyn sähköön), eikä luottavissa tutkimuksissa ylimääräistä selittämätöntä lämpöä ole mitattu kuin jotain 0,5-5%. Heliumin tapauksessa puhutaan miljardisosista, enkä usko mitään vety-fuusiota olevankaan näin pienissä lämpötiloissa. Sen sijaan isotooppien muutoksista on mustaa valkoisella useissa analyysissä. Jotkin näistä atomiytimen muutoksista kenties kuluttavat energiaa, joten laitteiston tehon lisääminen voisi onnistua, sikäli kuin ilmiötä tutkisivat vakavat ja osaavat fyysikot.

Kiistanalaisesta löydöksestä on parhaimmilaankin matkaa kaupalliseen tuotteeseen, sillä esimerkiksi vetyräjähdysten vaara on varsin vakava, kun leikitään deuteriumilla ja sähköllä. Vaikka sähköä ei saataisi koskaan turvallisesti talteen riittävän hyvällä hyötysuhteella energiantuotannon näkökulmasta, voi tästä kehittyä seuraavan sadan vuoden aikana muita sovelluksia, esimerkiksi säteilysuojattuja linjastoja sulattamoissa tai jopa luotaimia Mars-perän jään sulattamiseen, jos reaktio kerran sen käynnistyttyä tuottaa pitkän aikaa lämpöä. Tieteiskirjailijoiden luulisi jo tarttuneen aiheen tarjoamiin mahdollisuuksiin.