“弗莱许曼-庞斯实验”丑闻
早在1924年,即在人们知道聚变过程很久以前,德国柏林大学的弗里兹·潘勒塞(FritzPaneth)和库尔特·彼得斯(KurtPeters)曾经强行使氢气通过一个钯阵列,企图以此来产生氦。他们报告说,他们的实验得到了氦4(这是一种现在被认为可以表明发生了聚变的副产物)。不久,约翰·唐德贝尔格(JohnTandaberg)在1927年改进上述两人的方法,让电流通过重水以后再进入一根钯杆,似乎也昭示了可以廉价产生出氦的希望。可惜,潘勒塞和彼得斯以及唐德贝尔格所用方法得到的那种让他们高兴不已的产品是一种假象,原来是实验室中常会发生的沾染。因此,他们的假说未能成立。 这期间,有关裂变的研究一直集中在需要极高温度的方法。大约在1984年,有两位电化学家开始关注起在低温下产生聚变的课题。他们中间一位是马丁·弗莱西曼,英国皇家学会的成员和南安普敦大学的电化学研究教授;另一位是斯坦利·庞斯,美国犹他大学的化学教授。他们设想,如果强行把两个氘(氢元素的一个变种)原子核挤进一个容不下两个原子核的小空间,这两个氘原子核就有可能发生聚合。金属钯的分子结构便提供了适合这种要求的小空间。
但是,怎样才能把氘核挤入钯金属的晶格中去呢?他们制作了一个简单的电解槽,电解槽里的重水中有所需要的氘原子,而电解槽的阴极是用钯制成的。他们的假说是:电流从阳极向阴极的运动会迫使氘原子核从重水移入钯的晶格,从而在那里发生聚变。因为这种聚变将会是在接近室温的条件下发生,比起在极高温度下发生的聚变,它是“冷的”。弗莱西曼和庞斯两人显然没有意识到他们是在重复潘勒塞、彼得斯和唐德贝尔格的工作。
弗莱西曼和庞斯采用这种方法还需要解决一个问题:怎样才能知道一个电学过程真的产生了一个核事件?查明这一点的主要线索是两个迹象:一个是,发生聚变应产生的辐射,这可以通过测量放射性粒子即中子的数量来加以确定;另一个是,电解槽所产生的能量应当肯定大于提供给电解槽的电能,这可以通过测量温度来加以确定。 在1989年春天,马丁·弗莱西曼和斯坦利·庞斯感到他们的研究还不够成熟,原打算就冷聚变问题继续工作一段时间再发表成果。然而这时他们获悉,布赖汉姆·杨(BrighamYoung)大学也有几位物理学家正在进行类似的实验,虽然要解决的问题与他们的并不相同。庞斯和弗莱西曼感到了压力,觉得必须尽快公布他们的研究成果。无疑,他们渴望获得首先发现冷聚变的殊荣。这时候,犹他大学的律师们和管理层也对他们施加压力,认为只要庞斯和弗莱西曼首先公布他们的成果,那么犹他大学对冷聚变的专利权地位肯定会极大地加强,而布赖汉姆·杨大学的相应地位便会削弱。就是在这样一种情况下,弗莱西曼和庞斯两人在一次记者招待会上宣布,他们在一个电解槽里通过把氘核聚合在一个钯晶格里实现了冷聚变。他们解释说,在这项实验中,输出的能量至少是输入能量的四倍。
1990年3月28~31日,美国犹他大学“国家冷聚变研究所”主办的美国“第一届冷聚变年会”在盐湖城召开。来自国内外的292名学者出席了会议,宣读了40多篇事先约定的学术论文与报告。去年弗里希曼(Fleischmann)和庞斯(Pons)(以下称F-P)宣布实现室温条件下的核聚变,引起了全球强烈反响。4~6月,包括我国在内的不少国家的一些研究机构先后宣布重视了F-P的发现。但是,多数研究机构未能重复F-P的实验结果,特别是未能测出现有的核理论所预言的中子产额,因而对F-P的发现提出了怀疑。
在这种情况下,美国能源部能源研究顾问委员会的冷聚变小组委员会,经访问犹他大学,布里格姆•扬大学,得克萨斯A&M大学,加州理工学院,斯坦福大学后,于1989年7月31日起草了一个临时报告,主要内容为:“目前不为冷聚变研究拨专款”,“希望从实验上检测出氚的产生”,“测量到低产额的中子在科学上是有趣的,但没有产生能源的明显效用”,“鉴于实验和测量的困难性,委员会鼓励协同努力”。1989年10月31日该小组委员会通过了最终报告,其中申称:“到目前为止的(冷聚变)实验尚无令人信服的证据表明冷聚变现象中可以得到有用的能源”;小组委员会“不建议为冷聚变研究提供专款”;“室温条件下的核聚变同过去半个世纪以来获得的有关核反应的所有知识相抵触。它需要发现完全新的核过程”;“从目前的实验结果来看,所称发现被称作冷聚变的新的核过程是没有说服力的。 ”
很快,舆论开始将指责的矛头对向弗莱希曼和庞斯。“骗子”、“亵渎科学”、“伪科学”一类的言论铺天盖地而来。最终这两位科学家不得不关闭实验室,退出科学界,甚至改变国籍,隐居他国。他们提出的“冷聚变”也成了科学史上最大的丑闻之一。自那以后,“冷聚变”成了科学界的禁忌词汇,“伪科学”的帽子牢牢扣在了“冷聚变”头上。即便是在今天,国际权威学术刊物仍拒绝发表支持“冷聚变”的实验结果。
之后继续进行的实验研究中,不少研究机构得到了比较的结果。美国洛斯•阿拉莫斯和橡树岺国家实验室的研究人员相继测出热效应和氚。日本“聚变科学研究所”的研究人员在氘气的高压放电实验中观测到高通量中子。这使人们不得不承认,F-P效应确实存在。当前许多人正转而相信,钯阴极上确实产生目前尚无法解释的异常现象,它具有潜在的应用价值。许多实验事实表明,氚化钯金属电极上确实产生过剩热、氚和中子等异常现象,它具有潜在的应用价值。但尚无法控制、重复。因此对冷聚变现象,既不能完全肯定,也不能完全否定,需要进一步探索研究。
研究仍在继续
1991年以后,冷聚变研究变得相对默默无闻,进行研究的小组很难获得公共研究资金和保持研究程序公开。今天的研究在一些特定的场所进行着,但已普遍边缘化的更广泛的科学界正在做研究,并且研究者们在主流出版期刊上的论文发表更加困难。波士顿环球时报于2004年估计在冷聚变研究领域只有100至200名研究人员,大部分都遭遇了名誉和事业的损失。回到1991年,由一位冷聚变支持者的综述报告指出有600名科学家在该领域进行研究工作。少数进行冷聚变研究的科学家们尽管受到主流学界的排挤,但仍然用F-P实验的电解池方案进行实验研究。他们常常喜欢将他们的领域命名为低能核反应(LENR)或化学辅助核反应(CANR),栅格辅助核反应(LANR),凝聚态核科学(CMNS)和栅格激活核反应。原因之一是为了避免与“冷聚变”相关的负面内涵。新名称避免了像暗示聚变发生在它们研究之中等引人注目方式。支持者们认为他们提出了一个更准确的描述的理论。
1992到1997年间,日本国际贸易工业部发起了一项2000万美元的“新氢能源(NHE)”计划研究冷聚变。在1997年宣布项目结束时,一度支持执行者池上秀雄(Hideo Ikegami)说:“我们不能取得最初希望得到的“冷聚变”。我们找不到更多的理由来提供更多钱支持来年或者未来的研究。”
此外,在20世纪90年代,因为缺乏主流科学家的共识和美国退出的研究,印度停止了在巴巴原子研究中心冷聚变研究。但在2008年,国家高级研究所建议印度政府恢复这项研究。项目分别开始于金奈的印度技术研究所,巴巴原子研究中心和英迪拉·甘地原子能研究中心。然而,因为仍然有科学家一切为了实用目的持怀疑态度,研究仍然停止。
弗莱希曼和庞斯发表研究后,意大利新技术,能源和可持续经济发展国家机构(ENEA)已经资助佛朗哥Scaramuzzi的研究到装有氘气的金属中多余的热量是否可以被测量。这样的研究是分配给ENEA各部门,INFN,CNR实验室,和在意大利大学和工业实验室。各小组继续努力实现可靠的可重复性(即现象发生在每一个细胞,和一定的时间框架内)。 2006-2007年期间,意大利经济发展部成立了一个研究计划,声称已经找到的电能高达500% 。ENEA在2009年举办的第15届冷聚变会议。
1999年,日本成立CF研究会促进独立研究冷聚变研究工作继续在日本开展。2008年5月日本研究员矶义明(Yoshiaki Arata,大阪大学)展示了一个实验:当氘气含有钯和氧化锆的混合物引入电池时产生热量。
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