La fusión de burbujas es el nombre no técnico de una reacción de fusión nuclear que se supone que ocurre dentro de burbujas de gas colapsantes extraordinariamente grandes creadas en un líquido durante la cavitación acústica . El nombre más técnico es sonofusión . [1]
El término fue acuñado en 2002 con la publicación de un informe de Rusi Taleyarkhan y colaboradores que afirmaban haber observado evidencia de sonofusión. La afirmación pronto estuvo rodeada de controversia, incluidas acusaciones que iban desde un error experimental hasta un fraude académico. Las publicaciones posteriores que afirmaban la verificación independiente de la sonofusión también fueron muy controvertidas.
Finalmente, una investigación de la Universidad de Purdue descubrió que Taleyarkhan había falsificado la verificación independiente y había incluido a un estudiante como autor de un artículo cuando no había participado en la investigación. Posteriormente fue despojado de su cátedra. Uno de sus financiadores, la Oficina de Investigación Naval, revisó el informe de Purdue y le prohibió recibir financiación federal durante 28 meses. [2]
La patente estadounidense 4.333.796, [3] presentada por Hugh Flynn en 1978, parece ser la primera referencia documentada a una reacción de tipo sonofusión.
En la edición del 8 de marzo de 2002 de la revista Science , revisada por pares , Rusi P. Taleyarkhan y sus colegas del Laboratorio Nacional de Oak Ridge (ORNL) informaron que los experimentos de cavitación acústica realizados con acetona deuterada ( C 3 D 6 O ) mostraron mediciones de tritio y emisión de neutrones consistentes con la ocurrencia de fusión. También se informó que la emisión de neutrones coincidía con el pulso de sonoluminiscencia , un indicador clave de que su fuente era la fusión causada por el calor y la presión dentro de las burbujas que colapsaban. [4]
Los resultados fueron tan sorprendentes que el Laboratorio Nacional de Oak Ridge pidió a dos investigadores independientes, D. Shapira y MJ Saltmarsh, que repitieran el experimento utilizando un equipo de detección de neutrones más sofisticado . Informaron que la liberación de neutrones era consistente con una coincidencia aleatoria. [5] [6] Una refutación de Taleyarkhan y los otros autores del informe original argumentó que el informe de Shapira y Saltmarsh no tuvo en cuenta las diferencias significativas en la configuración experimental, incluido más de una pulgada de blindaje entre el detector de neutrones y la acetona sonoluminiscente. Según Taleyarkhan et al. , al considerar adecuadamente esas diferencias, los resultados fueron consistentes con la fusión. [7]
En 2002, cuando todavía se estaba trabajando en el experimento, Aaron Galonsky, de la Universidad Estatal de Michigan, en una carta a la revista Science [8], expresó sus dudas sobre la afirmación del equipo de Taleyarkhan. En su opinión, los neutrones observados tenían una energía demasiado alta para proceder de una reacción de fusión deuterio -deuterio (dd). En su respuesta (publicada en la misma página), el equipo de Taleyarkhan ofreció argumentos en contra detallados y concluyó que la energía era "razonablemente cercana" a la que se esperaba de una reacción de fusión.
En febrero de 2005, la serie documental Horizon encargó a dos destacados investigadores en sonoluminiscencia, Seth Putterman [9] y Kenneth S. Suslick , que reprodujeran el trabajo de Taleyarkhan. Utilizando parámetros acústicos similares, acetona deuterada, nucleación de burbujas similar y un dispositivo de detección de neutrones mucho más sofisticado, los investigadores no pudieron encontrar evidencia de una reacción de fusión. [10] [11]
En 2004, el grupo Taleyarkhan publicó nuevos informes sobre la fusión de burbujas, en los que afirmaba que los resultados de experimentos anteriores se habían reproducido en condiciones experimentales más estrictas. [12] [13] Estos resultados diferían de los resultados originales en que se afirmaba que la fusión se producía en tiempos más largos que los informados anteriormente. El informe original solo afirmaba que la emisión de neutrones se debía al colapso inicial de la burbuja tras la nucleación de la burbuja, mientras que este informe afirmaba que la emisión de neutrones se produjo muchos ciclos acústicos después.
En julio de 2005, dos de los estudiantes de Taleyarkhan en la Universidad de Purdue publicaron pruebas que confirmaban el resultado anterior. Utilizaron la misma cámara acústica, el mismo fluido de acetona deuterada y un sistema de nucleación de burbujas similar. En este informe, no se intentó ninguna coincidencia de neutrones y sonoluminiscencia. [14] [15] Un artículo en Nature planteó cuestiones sobre la validez de la investigación y quejas de sus colegas de Purdue (véase el análisis completo en otra parte de esta página). [16] [17] Se plantearon cargos de mala conducta y la Universidad de Purdue abrió una investigación. En 2008, concluyó que el nombre de Taleyarkhan debería haber aparecido en la lista de autores debido a su profunda participación en muchos pasos de la investigación, que agregó un autor que realmente no había participado en el artículo solo para superar las críticas de un revisor y que esto era parte de un intento de "un esfuerzo por falsificar el registro científico mediante la afirmación de una confirmación independiente". La investigación no abordó la validez de los resultados experimentales. [18]
En enero de 2006, un artículo publicado en la revista Physical Review Letters por Taleyarkhan en colaboración con investigadores del Instituto Politécnico Rensselaer informó evidencia estadísticamente significativa de fusión. [19]
En noviembre de 2006, en medio de acusaciones sobre los estándares de investigación de Taleyarkhan, dos científicos diferentes visitaron el laboratorio de investigación de fluidos metaestables en la Universidad de Purdue para medir neutrones, utilizando el equipo de Taleyarkhan. El Dr. Edward R. Forringer y los estudiantes David Robbins y Jonathan Martin de la Universidad LeTourneau presentaron dos artículos en la Reunión de Invierno de la Sociedad Nuclear Americana que informaban de la réplica de la emisión de neutrones. Su configuración experimental era similar a los experimentos anteriores en el sentido de que utilizaba una mezcla de acetona deuterada, benceno deuterado , tetracloroetileno y nitrato de uranilo . Sin embargo, cabe destacar que funcionaba sin una fuente de neutrones externa y utilizaba dos tipos de detectores de neutrones . Afirmaron que un detector de centelleo líquido medía los niveles de neutrones a 8 desviaciones estándar por encima del nivel de fondo, mientras que los detectores de plástico medían niveles a 3,8 desviaciones estándar por encima del nivel de fondo. Cuando se realizó el mismo experimento con un líquido de control no deuterado , las mediciones se encontraban dentro de una desviación estándar del fondo, lo que indica que la producción de neutrones solo había ocurrido durante la cavitación del líquido deuterado. [20] [21] [22] [23] William M. Bugg, profesor emérito de física de la Universidad de Tennessee, también viajó al laboratorio de Taleyarkhan para repetir el experimento con su equipo. También informó sobre la emisión de neutrones, utilizando detectores de neutrones de plástico. [23] Taleyarkhan afirmó que estas visitas contaban como réplicas independientes realizadas por expertos, pero Forringer reconoció más tarde que no era un experto, y Bugg dijo más tarde que Taleyarkhan realizó los experimentos y que solo había observado. [24]
En marzo de 2006, Nature publicó un informe especial que ponía en tela de juicio la validez de los resultados de los experimentos de Purdue. [16] El informe cita a Brian Naranjo , de la Universidad de California en Los Ángeles, en el sentido de que el espectro de energía de los neutrones informado en el artículo de 2006 de Taleyarkhan, et al. era estadísticamente inconsistente con los neutrones producidos por la reacción de fusión propuesta y, en cambio, altamente consistente con los neutrones producidos por la desintegración radiactiva del californio 252 , un isótopo comúnmente utilizado como fuente de neutrones de laboratorio . [24] [25]
La respuesta de Taleyarkhan et al. , publicada en Physical Review Letters , intenta refutar la hipótesis de Naranjo sobre la causa de los neutrones detectados. [26]
Tsoukalas, director de la Escuela de Ingeniería Nuclear de Purdue, y varios de sus colegas de Purdue habían convencido a Taleyarkhan de trasladarse a Purdue e intentar una réplica conjunta. En el informe de Nature de 2006 , detallan varios problemas preocupantes al intentar colaborar con Taleyarkhan. Informó de resultados positivos de un determinado conjunto de datos brutos, pero sus colegas también habían examinado ese conjunto y sólo contenía resultados negativos. Nunca mostró a sus colegas los datos brutos correspondientes a los resultados positivos, a pesar de varias peticiones. Trasladó el equipo de un laboratorio compartido a su propio laboratorio, impidiendo así la revisión por parte de sus colegas, y no dio ninguna advertencia previa ni explicación del traslado. Taleyarkhan convenció a sus colegas de que no debían publicar un artículo con sus resultados negativos. Luego, Taleyarkhan insistió en que el comunicado de prensa de la universidad presentara su experimento como "revisado por pares" e "independiente", cuando los coautores estaban trabajando en su laboratorio bajo su supervisión, y sus compañeros de la facultad no tenían permitido revisar los datos. En resumen, los colegas de Taleyarkhan en Purdue dijeron que él puso obstáculos a la revisión por pares de sus experimentos y que tenían serias dudas sobre la validez de la investigación. [16] [17]
Nature también reveló que no se había seguido el proceso de revisión por pares anónima y que la revista Nuclear Engineering and Design no era independiente de los autores. Taleyarkhan era coeditor de la revista y el artículo fue revisado por pares únicamente por su coeditor, con el conocimiento de Taleyarkhan. [17]
En 2002, Taleyarkhan presentó una solicitud de patente en nombre del Departamento de Energía de los Estados Unidos, mientras trabajaba en Oak Ridge. Nature informó que la patente había sido rechazada en 2005 por la Oficina de Patentes de los Estados Unidos. El examinador calificó el experimento como una variación de la desacreditada fusión fría , encontró que "no había evidencia confiable registrada para respaldar ninguna alegación o afirmación de que la invención es capaz de operar como se indica", y encontró que no había suficientes detalles para que otros replicaran la invención. El campo de la fusión adolecía de muchas reivindicaciones erróneas, por lo que el examinador pidió pruebas adicionales de que la radiación se generaba a partir de la fusión y no de otras fuentes. No se presentó una apelación porque el Departamento de Energía había retirado la reclamación en diciembre de 2005. [27]
Las dudas que existían entre los profesores de Ingeniería Nuclear de la Universidad de Purdue sobre la veracidad de los resultados positivos que se habían obtenido de los experimentos de sonofusión que se habían llevado a cabo allí llevaron a la universidad a iniciar una revisión de la investigación, llevada a cabo por la Oficina del Vicepresidente de Investigación de Purdue. En un artículo del 9 de marzo de 2006 titulado "Se cuestiona la evidencia de la fusión de burbujas", Nature entrevistó a varios colegas de Taleyarkhan que sospechaban que algo no iba bien. [28]
El 7 de febrero de 2007, la administración de la Universidad de Purdue determinó que "la evidencia no respalda las acusaciones de mala conducta en la investigación y que no se justifica una mayor investigación de las acusaciones". Su informe también afirmó que "un debate vigoroso y abierto sobre los méritos científicos de esta nueva tecnología es el enfoque más apropiado para avanzar". [29] [30] Para verificar que la investigación se llevó a cabo correctamente, el representante de la Cámara de Representantes Brad Miller solicitó copias completas de sus documentos e informes antes del 30 de marzo de 2007. [31] Su informe al Congreso concluyó que "Purdue se desvió de sus propios procedimientos al investigar este caso y no llevó a cabo una investigación exhaustiva"; en respuesta, Purdue anunció que reabriría su investigación. [32]
En junio de 2008, un equipo multiinstitucional que incluía a Taleyarkhan publicó un artículo en Nuclear Engineering and Design para "aclarar los conceptos erróneos generados por una publicación web de la UCLA que sirvió de base para el artículo de Nature de marzo de 2006", según un comunicado de prensa. [33]
El 18 de julio de 2008, la Universidad de Purdue anunció que un comité integrado por miembros de cinco instituciones había investigado 12 acusaciones de mala conducta investigadora contra Rusi Taleyarkhan. Concluyó que dos acusaciones eran fundadas: que Taleyarkhan había afirmado que su trabajo había sido confirmado de forma independiente cuando en realidad las aparentes confirmaciones habían sido realizadas por antiguos alumnos de Taleyarkhan y no era tan "independiente" como Taleyarkhan insinuaba, y que Taleyarkhan había incluido el nombre de un colega en uno de sus artículos que en realidad no había participado en la investigación ("la única motivación aparente para la inclusión del Sr. Bugg fue el deseo de superar la crítica de un revisor", concluyó el informe). [18] [34]
La apelación de Taleyarkhan contra las conclusiones del informe fue rechazada. Dijo que las dos acusaciones de mala conducta eran cuestiones administrativas triviales y no tenían nada que ver con el descubrimiento de la fusión nuclear de burbujas o la ciencia subyacente, y que "todas las acusaciones de fraude e invención han sido desestimadas como inválidas y sin fundamento, lo que respalda la ciencia subyacente y los datos experimentales como si estuvieran basados en una base sólida". [35] Un investigador interrogado por el LA Times dijo que el informe no había aclarado si la fusión de burbujas era real o no, pero que la baja calidad de los artículos y las dudas que arrojaba el informe habían destruido la credibilidad de Taleyarkhan ante la comunidad científica. [36]
El 27 de agosto de 2008, fue despojado de su cátedra Arden Bement Jr. y se le prohibió ser asesor de tesis para estudiantes de posgrado durante al menos los siguientes 3 años. [35] [37]
A pesar de los hallazgos en su contra, Taleyarkhan recibió una subvención de 185.000 dólares de la Fundación Nacional de Ciencias entre septiembre de 2008 y agosto de 2009 para investigar la fusión de burbujas. En 2009, la Oficina de Investigación Naval le prohibió recibir financiación federal estadounidense durante 28 meses, hasta septiembre de 2011. Durante ese período su nombre estuvo incluido en la "Lista de Partes Excluidas" para impedirle recibir más subvenciones de cualquier agencia gubernamental. [2]
método del Dr. Putterman consiste en utilizar ondas sonoras, llamadas sonofusión o fusión de burbujas, para expandir y colapsar pequeñas burbujas, generando temperaturas ultracalientes.
...Se observaron emisiones nucleares estadísticamente significativas para mezclas de benceno deuterado y acetona, pero no para agua pesada . La energía de neutrones medida fue <=2,45 MeV, lo que es indicativo de fusión deuterio-deuterio (DD). Las tasas de emisión de neutrones estaban en el rango de ~5×10 3 n/s a ~10 4 n/s y seguían la ley inversa de dependencia con la distancia...