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El experimento de Pons-Fleischmann, un intento de crear fusión nuclear a temperatura ambiente

El experimento de Pons-Fleischmann, un intento de crear fusión nuclear a temperatura ambiente

En Marzo de 1989, los periódicos de todo el mundo tenían titulares como "¡Electroquímicos descubren una fuente de energía limpia e ilimitada!" Las historias asociadas contaban el descubrimiento de dos científicos de la Universidad de Utah, Stanley Pons y Martin Fleischmann, quienes afirmaron haber creado una fusión nuclear a temperatura ambiente en un frasco.

¿Qué es la fusión nuclear?

La fusión es el proceso en el que dos o más núcleos atómicos se combinan para formar uno o más núcleos atómicos y partículas subatómicas diferentes, como neutrones o protones. La diferencia de masa entre los núcleos con los que comienzas y los que terminas se convierte en energía según la famosa fórmula de Einstein. E = mc2, donde E es la cantidad de energía, m es la masa y c2 es la velocidad de la luz al cuadrado.

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La fusión es lo que alimenta a estrellas como nuestro Sol y bombas termonucleares o de hidrógeno. En la superficie del Sol, donde las temperaturas alcanzan 15.000.000 grados C, y las presiones son enormes, los átomos de hidrógeno se fusionan y producen átomos de helio.

Para crear fusión aquí en la Tierra, primero necesita crear un plasma, que es un estado ionizado de la materia similar a un gas. En un plasma, los electrones se separan de los núcleos atómicos y el plasma está compuesto por partículas cargadas: núcleos positivos y electrones negativos.

Para crear un plasma de fusión, debe cumplir tres condiciones:
1. Temperatura muy alta para provocar colisiones de alta energía.
2. Densidad de partículas de plasma suficiente para que se produzcan colisiones
3. Tiempo suficiente para confinar el plasma dentro de un volumen definido.

Dado que el plasma está lo suficientemente caliente como para derretir cualquier recipiente de contención que toque, debe estar acorralado por algo que no sea materia, y en tokamak dispositivos, ese algo son campos magnéticos.

Un tokamak es un dispositivo que utiliza un potente campo magnético para confinar un plasma caliente en forma de toro, que tiene forma de rosquilla. Átomos de deuterio o tritio fusionarse para formar un núcleo de helio, un neutrón y una cantidad espectacular de energía.

El deuterio es un isótopo de hidrógeno que tiene un núcleo que contiene un protón y un neutrón. Esto es el doble de la masa de un núcleo de hidrógeno ordinario que contiene solo un protón. El tritio es un isótopo radiactivo de hidrógeno emisor de beta con un núcleo que contiene un protón y dos neutrones. El tritio es tres veces tan pesado como el hidrógeno ordinario, y 1.5 veces tan pesado como el deuterio. El deuterio se encuentra en el agua de mar ordinaria a 150 partes por millón.

Un ejemplo de un reactor tipo tokamak es el I.T.E.R. reactor en Francia.

Otro tipo de reactor de fusión nuclear se llama reactor de confinamiento inercial. Utiliza pulsos de láseres ultrapotentes para calentar la superficie de una pastilla de combustible hasta que implosiona. Esto lo hace lo suficientemente caliente y denso para que sus átomos se fusionen. Un ejemplo de este tipo de reactor es la Instalación Nacional de Ignición en los EE. UU.

La conclusión es que la fusión nuclear crea cuatro veces mas energia que nuclearfisióny cuatro millones de veces más energía que una reacción química, como la quema de gas, petróleo o carbón. Un solo vaso de agua de mar podría producir la misma cantidad de energía que quemar un barril de petróleo y no liberaría residuos. La fusión podría satisfacer todas las necesidades energéticas de la humanidad sin contribuir al calentamiento global.

El fiasco de la fusión fría

Todo esto es por qué el anuncio de Pons y Fleischman de la fusión nuclear a temperatura ambiente en un frasco sonaba tan atractivo. Pons y Fleischmann habían llenado una botella con agua pesada, que es agua compuesta de deuterio y oxígeno. Luego pasaron una corriente eléctrica de un cátodo de paladio a través del agua pesada, y el paladio absorbió átomos de deuterio, que según Pons y Fleischmann, los obligaron a fusionarse y generaron calor y neutrones.

Después de que la Universidad de Utah anunció el descubrimiento el 23 de marzo de 1989, científicos de todo el mundo intentaron replicar el experimento. Un equipo dirigido por el Dr. Nathan Lewis en el Instituto de Tecnología de California usó equipo más sensible que el que había usado el equipo de Utah, y encontraron que no se había producido ninguna fusión. También encontraron que no se emitían neutrones, rayos gamma, tritio o helio, como había afirmado el equipo de Utah.

Por Mayo de 1989 Los físicos en una reunión de la Sociedad Estadounidense de Física en Baltimore, Maryland, desataron un torrente de ataques contra Pons y Fleischmann. El Dr. Lewis le dijo al 1,800 reunió a los físicos que "Pons nunca respondería a ninguna de nuestras preguntas ..." El Dr. Steven E. Koonin de Caltech describió el experimento de Utah como el resultado de "la incompetencia y el engaño de Pons y Fleischmann".

Un científico de la Universidad de Maryland le había pedido al Dr. Pons que fuera a la A.P.S. reuniéndose en Baltimore, pero Pons había respondido que "... estaría demasiado ocupado discutiendo la fusión fría con un comité del Congreso para venir a Baltimore".

Otras instituciones se apiñaron, incluido el Instituto de Tecnología de Massachusetts, el Laboratorio Lawrence Berkeley, la Universidad de Rochester, el Laboratorio Nacional Brookhaven, la Universidad de Yale y el CERN.

En respuesta, el director de investigación de la Universidad de Utah, el Dr. James Brophy, dijo: "Es difícil creer que después de cinco años de experimentos, el Dr. Pons y el Dr. Fleischmann podrían haber cometido algunos de los errores que he escuchado. en la reunión de la Sociedad Estadounidense de Física ". La crítica se produjo justo después de que la Universidad de Utah le pidiera al Congreso de los Estados Unidos que proporcionara $ 25 millones para continuar con la investigación de Pons y Fleischmann.

En Enero de 1991, Pons dejó la Universidad de Utah y se mudó a Francia, donde él y Fleischmann reanudaron su investigación con el respaldo del laboratorio IMRA de Toyota Motor Corporation. El experimento de fusión fría se cerró en 1998 después de gastar $ 40 millones sin resultados tangibles encontrados.

Si bien Pons no ha hecho declaraciones públicas desde entonces, Fleischmann ha seguido dando charlas y publicando artículos.

Fusión fría en los medios

El experimento de Pons-Fleischmann ha aparecido en Los Simpsons. La película de 1990 ¡Diana! hizo referencia al experimento, y el documental de 2012 Los creyentes se trataba de Pons y Fleischmann. Adobe ColdFusion recibió su nombre del experimento, al igual que una marca de barras de proteínas fabricadas por Cold Fusion Foods.

Y, en la última escena de la amada película de 1985, Regreso al futuro, Doc Brown utiliza la fusión fría para alimentar su máquina del tiempo Delorean y llevar a Marty y Jennifer "de regreso al futuro".


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