La fusione fredda parla all'Onu

2012: l'anno internazionale dell'energia si apre a Ginevra, dove interviene in sessione plenaria Francesco Celani per illustrare i progressi delle sue ricerche nella fisica della materia condensata.

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Il 2012 è, per l'Onu, l'anno internazionale dell'energia: è un invito per tutte le nazioni del mondo a fare il punto sulle ricerche e sulle alternative possibili per risolvere i problemi connessi alla produzione di calore, elettricità, mobilità e via dicendo. Con l'obiettivo, nel migliore dei mondi, di ridurre l'uso di fonti fossili (carbone, petrolio, gas) per generare energia, di abbattere - o almeno contenere - il contributo umano al riscaldamento del pianeta e di favorire un più equo accesso all'energia stessa. Sulla Terra almeno 3 miliardi di persone producono infatti energia solo grazie alla combustione di legna e un altro miliardo e mezzo non ha neppure questa possibilità, condizione che si traduce inevitabilmente nella mancanza di mezzi per accedere persino all'acqua.
 
L'anno internazionale dell'energia si apre il 10 gennaio a Ginevra con la "Iseo-Wsec Conference", che farà il punto su tecnologie, programmi e prospettive e ha il compito di preparare un'agenda per la prossima conferenza internazionale sui cambiamenti climatici. Un compito difficile, visti i risultati del vertice di Durban (Sudafrica, novembre 2011), dove ancora una volta si sono registrati il rifiuto di Usa e Cina di adottare le linee guida del Protocollo di Kyoto. E, peggio ancora, si sono contate le defezioni di Canada, Russia e addirittura del Giappone ("patria" del Protocollo), che hanno in quell'occasione deciso di ritirare la propria adesione.
 
Il programma completo dei lavori dell'Iseo-Wsec Conference è online, in inglese, sulle pagine dell'Iseo (International Sustainable Energy Organisation, mentre Wsec sta per World Sustainable Energy Conference).
 
In questa pagina ospitiamo invece l'abstract dell'intervento di Francesco Celani, che il 10 gennaio illustrerà i progressi nell'ambito delle nuove reazioni nucleari (materia condensata, reazioni nucleari a debole energia, fusione fredda). Francesco Celani, che i lettori di Focus e Focus.it conoscono per le sue ricerche nell'ambito della fusione fredda (vedi) e per l'appello a Andrea Rossi per un test scientifico dell'E-Cat (vedi), è primo ricercatore all'Istituto nazionale di fisica nucleare (Laboratori nazionali di Frascati) e vicepresidente della IsCmns, la International Society for Condensed Matter Nuclear Science, associazione scientifica che promuove gli studi, lo sviluppo e le applicazioni in questo ancora controverso ambito della fisica.

ISEO-WSEC Conference 2012, Ginevra 10-12 gennaio 2012
Condensed Matter Nuclear Science: i progressi nella produzione di eccessi di energia - Siamo in vista di applicazioni pratiche?
Francesco Celani
INFN-LNF - Istituto nazionale di fisica nucleare, Laboratori nazionali di Frascati
ISCMNS - Vicepresidente della International Society of Condensed Matter Nuclear Science
 
Il 23 marzo 1989 il mondo scientifico internazionale, e non solo quello, è stato profondamente sorpreso dall'annuncio di due scienziati - dei quali uno di fama mondiale, Martin Fleischmann - che affermavano di avere rilevato energia in eccesso, misurabile e inspiegabile, in processi di elettrolisi prolungata di acqua pesante con barre di palladio come catodo. A tale fenomeno, che non può essere attribuito a normali reazioni chimiche o fisiche, è stato impropriamente dato il curioso nome di "fusione fredda", richiamato forse dalle affinità con i fenomeni di "fusione catalizzata da muoni", previsti nel 1952 da Andrej Sacharov e misurati nel 1956 da Luis Walter Álvarez (Nobel per la fisica 1968): entrambi i fenomeni avvenivano a temperatura ambiente (perciò "fredda") e non, come di consueto, a diversi milioni di °C.
 
* I risultati, a parte l'entusiasmo iniziale, sono stati generalmente considerati con grande scetticismo dalla maggior parte della comunità scientifica perché del tutto inattesi (non contemplati dalle teorie) e poco riproducibili. Come conseguenza, solo pochi ricercatori e un pugno di istituzioni hanno continuato a studiare questi fenomeni e ottenuto - spesso per caso - alcuni risultati buoni e di elevata qualità scientifica.
 
* Tra questi ricordiamo la NASA e John Bockris (della Texas A&M University), che già nel luglio del 1989 stavano investigando sui fenomeni di fusione deuterio-deuterio (D-D) con emissione di neutroni (ossia sulle interazioni forti). Non furono trovate evidenze di tali fenomeni, ma la NASA definì inspiegabile il comportamento del tubo di palladio quando veniva riscaldato alla temperatura di 350 °C e veniva attraversato da flussi di gas idrogeno (H2) o deuterio (D2). In breve, il comportamento energetico (produzione di calore) del sistema era del tutto inatteso quando attraversato da deuterio, mentre rientrava nella normalità quando attraversato da idrogeno. In quell'occasione la produzione di calore è stata rilevata nelle fasi sia di ingresso sia di uscita del gas e, per il modo in cui era impostato l'esperimento, l'effetto era in contraddizione con ogni precedente esperienza scientifica! Questi risultati, che risalgono appunto al 1989, non sono stati comunicati alla comunità scientifica fino al 2004, in seguito a una circostanza fortuita che ha permesso di ritrovare il rapporto fino a quel momento chiuso in un cassetto. Nel dicembre 2009 è stato effettuato un esperimento simile, mirato a riconfermare le anomalie termiche rilevate nel 1989. I risultati, grazie a strumenti migliorati e specifici, erano di qualità ancora migliore. Anche in questo caso i risultati non sono stati resi pubblici fino ad agosto 2011, quando il documento è stato trovato sul web. Recentemente, i "top-researcher" della NASA si sono dimostrati più "aperti" sui risultati ottenuti "in casa".
 
* Questi sono due episodi, ma in questi anni almeno un migliaio di ricercatori - soprattutto in Giappone, in Italia, negli Stati Uniti, in Russia, India, Francia, Germania - hanno portato avanti ricerche in questa direzione, generalmente con pesanti vincoli di budget. Per i risultati, i modelli e i metodi particolarmente innovativi voglio citare, tra i tanti i lavori pubblicati, oltre a quelli del nostro gruppo, quelli di Srinivasan, Preparata-Del Giudice, Takahashi, Hagelstein, Storm, Chubb-Chubb, Kubre, Piantelli-Focardi, Iwamura, Miley, Mizuno, De Ninno-Violante, Kozima, Larsen-Widom, Li, Biberian, Huke... In definitiva, e nonostante le "condizioni avverse" in cui si è trovata la ricerca in questo campo, i progressi dal punto di vista scientifico sono stati notevoli e, per quanto riguarda la teoria, sta assumendo sempre maggiore consistenza un modello basato sulle interazioni deboli.
 
* Un grande passo in avanti si è verificato quando Yoshiaki Arata (Università di Osaka, Giappone), nel 2002, ha iniziato a usare nano-materiali (Pd, a dimensioni di 5-20 nm) dispersi in una matrice anti-sinterizzazione (ZrO2) e a contatto con deuterio pressurizzato. I risultati di Arata sono stati i primi ad essere completamente riproducibili (A. Takahashi, A. Kitamura, Giappone) anche usando materiali prodotti da industrie indipendenti (Santoku KK). In seguito i risultati sono stati ulteriormente migliorati, anche grazie a nuovi materiali (basati su ZrO2-Ni-Pd), sempre di dimensioni "nano", come quelli prodotti da Brian Ahern (Usa) e inizialmente sviluppati da Arata.
 
* Recentemente, da parte di gruppi che operano in Italia e in Grecia, sono state fatte affermazioni sulla produzione di grande potenza in eccesso utilizzando polveri nichel micro- e nanometriche nell'interazione con idrogeno (H2) ad alta pressione. I risultati dichiarati sono interessanti, ma dobbiamo sottolineare che entrambi i gruppi hanno finora rifiutato di sottoporre a test indipendenti i rispettivi metodi perché, secondo loro, soggetti a vincoli commerciali e/o brevettuali. Perciò allo stato attuale non possiamo dare credito scientifico al loro lavoro. Nel novembre 2011 ho chiesto ad Andrea Rossi, dalle pagine di una diffusa rivista scientifica (Focus), di poter validare uno dei suoi dispositivi da 10 kW, ma neppure l'intervento del premio Nobel Brian Josephson è stato sufficiente a ottenere il benestare per un test scientifico indipendente.
 
* Tuttavia, nonostante le apparenti contraddizioni e con così tante testimonianze raccolte finora da importanti scienziati seri fino ad ora, credo che la realtà delle reazioni nucleari a debole energia potrebbe essere presto riconosciuta dall'intera comunità scientifica. Questo aprirebbe la strada all'esplorazione completa del loro potenziale per le applicazioni pratiche e la sostenibilità a lungo termine di questa fonte di energia praticamente infinita.
 
* In queste settimane il nostro gruppo, lavorando con filamenti lunghi e sottili, la cui superficie è rivestita da micro-nano particelle, ha ottenuto nuove e consistenti conferme di un fenomeno raramente approfondito in esperimenti precedenti: la specifica lega utilizzata (Cu-Ni), che ha di solito coefficiente di temperatura positivo (PTC) della resistenza, se assorbe grandi quantità di idrogeno assume un coefficiente negativo. Tale fenomeno è correlato alla produzione di "calore anomalo" e aumenta con l'aumentare della temperatura. Se sarà possibile tenere sotto controllo questo evento-chiave, che può essere rilevato con strumentazione semplice, potrebbe essere possibile un lavoro sistematico, in tutto il mondo, per trovare il materiale ottimale e le migliori condizioni operative.

09 Gennaio 2012