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Depuis 2015, Google a été la théorie selon laquelle la fusion nucléaire, le processus qui alimente le Soleil, peut produire de l'énergie dans une expérience sur table à la température ambiante. Deux scientifiques ont d'abord fait des déclarations sensationnelles sur la réalisation de ce phénomène – une énergie prometteuse sans fin et peu coûteuse – il y a 30 ans, mais leurs résultats ont rapidement été démentis et le sujet est maintenant considéré comme un tabou scientifique.
Le projet de Google – révélé dans un rapport révisé par des pairs La nature La perspective cette semaine – n'a trouvé aucune preuve que la fusion à froid est possible, mais a fait quelques progrès dans les techniques de mesure et de science des matériaux qui, selon les chercheurs, pourraient bénéficier à la recherche énergétique. L'équipe espère également que ses travaux inspireront d'autres personnes à revisiter des expériences de fusion à froid, même si le phénomène ne se matérialise toujours pas.
«Ce n'est pas simplement une chasse à la fusion froide», a déclaré Matthew Trevithick, responsable du programme de recherche chez Google à Mountain View, en Californie. "Si c’était le cas, je ne pense pas que nous aurions maintenu l’intérêt de ce calibre d’équipe aussi longtemps."
L'équipe de Google a exploré trois configurations expérimentales proposées pour générer une fusion à froid: deux impliquant du palladium et de l'hydrogène et une autre des poudres métalliques et de l'hydrogène. Aucun n'a trouvé de preuve de fusion. Les résultats ont été publiés dans 12 articles au cours des 2 dernières années: 9 dans des revues à comité de lecture et 3 sur le serveur de pré-impression arXiv.
Certains scientifiques se sont félicités de l'examen minutieux apporté par le projet Google. Mais Frank Close, physicien théoricien à l'Université d'Oxford, au Royaume-Uni, a déclaré que le courant scientifique avait évité le sujet pour une bonne raison: personne n'a réussi à reproduire le résultat de manière indépendante et des sujets plus intéressants ont émergé, a-t-il déclaré. «Il n’existe aucune raison théorique d’attendre une fusion à froid, et de nombreuses données scientifiques bien établies selon lesquelles cela devrait être impossible», explique Close, qui a participé aux efforts visant à reproduire l’expérience initiale de 1989.
Revendications notoires
En mars 1989, deux chimistes américains, Stanley Pons et Martin Fleischmann – signes de fusion nucléaire – lorsqu'ils couraient un courant sur deux plaques de palladium dans de l'eau chargée de deutérium, un isotope lourd de l'hydrogène. D'autres ont rapidement signalé des erreurs dans leur procédure expérimentale. Depuis lors, deux n’ont trouvé aucune preuve de ce phénomène.
Mais la fusion à froid – désormais couramment appelée réactions nucléaires à basse énergie – a conservé une clientèle persistante qui continue de revendiquer des preuves de succès.
Le projet de Google, doté de 10 millions de dollars, visait à tester rigoureusement les revendications relatives à la fusion à froid dans un domaine dépourvu de données scientifiques crédibles, a déclaré Trevithick. Un autre objectif était également de pousser les méthodes dans des conditions expérimentales difficiles. Mais, ajoute-t-il: «Le fait que le paiement puisse être énorme est certainement un élément de notre intérêt.
Puits d'énergie
On pense que la fusion nucléaire ne se produit que dans des environnements extrêmes tels que le Soleil, où des températures et des pressions élevées peuvent amener les atomes d’hydrogène à surmonter leur répulsion mutuelle et à se fondre en hélium, libérant d’énormes quantités d’énergie. Certains essaient de reproduire le phénomène, mais n’ont pas encore prouvé qu’ils pouvaient générer suffisamment d’énergie pour compenser les énormes quantités dont ils ont besoin pour fonctionner.
La probabilité que les atomes fusionnent à des températures beaucoup plus basses est considérée comme extrêmement faible. Mais, si possible, ce phénomène apporterait d’énormes avantages en éliminant les vastes besoins en énergie de la fusion.
Trevithick a recruté 30 chercheurs qui n’avaient pas d’opinion forte sur la fusion froide. Tous avaient accès aux données et à l’appareil de chacun et pouvaient examiner le travail de chacun.
Les chercheurs ont poursuivi les trois volets expérimentaux jugés suffisamment crédibles. Dans l'un d'entre eux, ils ont essayé de charger du palladium avec des quantités de deutérium supposées nécessaires pour déclencher la fusion. Mais à des concentrations élevées, l’équipe n’a pas pu créer d’échantillons stables.
Un deuxième volet a suivi les travaux menés dans les années 1990 par des physiciens américains qui affirmaient avoir généré des niveaux anormaux de tritium – un autre isotope de l’hydrogène lourd, créé uniquement par réaction nucléaire – en bombardant le palladium avec des impulsions d’ions chauds de deutérium. L'analyse des signatures nucléaires effectuée par Google n'a révélé aucune production de tritium à partir de cette expérience.
Un dernier brin consiste à chauffer des poudres métalliques dans un environnement riche en hydrogène. Certains partisans de la fusion à froid prétendent que le processus produit une chaleur excédentaire et inexpliquée, ce qui, selon eux, est le résultat de la fusion d'éléments. Mais sur 420 tests, l’équipe de Google n’a trouvé aucun excès thermique de ce type.
Mais les chercheurs disent que les deux expériences sur le palladium méritent d’être approfondies. Les effets supposés dans l'expérience sur le tritium pourraient être trop petits pour être mesurés avec l'équipement actuel, suggèrent-ils. L’équipe a également déclaré que la poursuite des travaux pourrait produire des échantillons stables à des concentrations extrêmement élevées de deutérium, où des effets intéressants pourraient se produire.
Tous les projets ont repoussé les limites des méthodes expérimentales, explique Trevithick, notamment en développant «les meilleurs calorimètres au monde» pour détecter même de légers excès de chaleur dans des conditions expérimentales extrêmes. Celles-ci pourraient éventuellement être utilisées pour tester des revendications futures.
Pousser l'enveloppe
«Je pense que les auteurs ont vraiment fait du bon travail», déclare David Williams, électrochimiste à l'Université d'Auckland en Nouvelle-Zélande, notamment en ce qui concerne la manière dont ils ont abordé le sujet controversé. Il est également important de repousser les limites de la science de la mesure, déclare Williams, dont l’équipe a réalisé certaines des premières études de réplication infructueuses de la revendication initiale.
Les techniques mises au point par l’équipe pour charger le palladium pourraient également aider les chercheurs à augmenter la capacité de stockage en hydrogène des matériaux étudiés pour une utilisation dans les batteries et les piles à combustible, a déclaré George Chen, électrochimiste au China Campus de l’Université de Nottingham à Ningbo.
Trevithick note que dans un cas, son équipe n’a pas été en mesure d’atteindre même les conditions de départ supposées de la fusion, n’a donc pas complètement éliminé la possibilité que cela se produise.
Mais Close dit qu'être incapable d'exclure complètement une idée ne signifie pas qu'il y a de bonnes raisons de la poursuivre. "Vous ne pouvez pas prouver un négatif en science", dit-il. Si Google veut investir dans la fusion à froid, cela leur appartient, dit-il. Mais «si quelqu'un dans lequel je investissais mon argent commençait à le faire, je le retirerais», dit Close.
Curtis Berlinguette, chimiste à l’Université de la Colombie-Britannique à Vancouver et l’un des principaux chercheurs du projet, est sceptique quant aux expériences «classiques» de fusion à froid. Mais il était ravi de faire ce travail et pensait qu'une nouvelle génération de scientifiques créatifs pourrait développer des méthodes qui conduisent à des réactions de fusion à basses températures. Certains pourraient juger l'équipe avec sévérité, mais le projet a simplement exploré un espace sous-exploré, inaccessible en raison de préjugés, dit-il. "C'est ce que nous sommes censés faire en tant que scientifiques."
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