Fusion froide

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Diagramme d'un calorimètre utilisé à l'institut de la nouvelle énergie à base d'hydrogène au Japon.

L'expression médiatique fusion froide désigne des réactions supposées « nucléaires à température et pression ambiante ». La plus connue est celle qui semble être une fusion nucléaire réalisée selon des techniques dérivées d'une expérience réalisée par Martin Fleischmann et Stanley Pons en mars 1989. Cette expérience se caractérisait par un dégagement de chaleur non explicable par la quantité d'énergie électrique reçue (faisant fondre l'électrode). Le terme de « fusion froide » apparaît en 1956 dans un article du New York Times décrivant le travail de Luis W. Alvarez sur la catalyse par muon[1]. E. Paul Palmer de l'université Brigham Young a aussi utilisé le terme « fusion froide » en 1986 dans son investigation sur la « géo-fusion » : la possible existence de la fusion dans le cœur des planètes [2]. Les phénomènes de ce domaine de recherche sont aussi appelés LENR (low-energy nuclear reactions pour « réactions nucléaires à basse énergie »), CANR, LANR, CMNS, BL, Sonofusion, Bubble fusion, CNT ou « transmutations biologiques ».

L'expression fusion froide n'est pas admise par la majorité de la communauté scientifique, parce que l'expérience de Pons et Fleischman est difficilement reproductible et a déclenché une polémique mondiale sur la vérification effectuée par les comités de lecture. Le principe même de la fusion froide reste controversé, certains n'hésitant pas à assimiler ces expériences à celles de l'alchimie et des tentatives de transmutation du plomb en or ; les processus physiques reconnus permettant d'aboutir de façon avérée à des réactions de fusion nucléaire, utilisables pour la production d'énergie, nécessitent en effet des pressions et des températures extrêmement élevées.

Domaine de la fusion froide[modifier | modifier le code]

Pour les chercheurs en fusion nucléaire standard, le mot « fusion » désigne la formation d'un noyau atomique à partir de deux autres projetés violemment l'un contre l'autre par une vitesse très élevée (qui peut être issue par exemple d'une température très élevée, de l'ordre de plusieurs millions de degrés). Une autre méthode connue concerne la fusion nucléaire par catalyse muonique.

L'expression « fusion froide » est plus généralement utilisée par la presse et le grand public pour parler d'expériences provoquant un dégagement inexpliqué de chaleur, qui serait provoqué par une réaction nucléaire encore inconnue, à température ambiante et sans radiations ionisantes. Les chercheurs de ce domaine utilisent diverses expressions pour caractériser des sous-domaines[3],[4] :

  • LENR : (en anglais : Low Energy Nuclear Reactions) réactions nucléaires à faible énergie, quelquefois appelées fusion froide.
  • CANR : (en anglais : Chemically Assisted Nuclear Reactions) réactions nucléaires chimiquement assistées.
  • LANR : (en anglais : Lattice Assisted Nuclear Reactions) réactions nucléaires assistées par un réseau cristallin.
  • CMNS : (en anglais : Condensed Matter Nuclear Science) science nucléaire dans la matière condensée, par opposition avec les réactions nucléaires étudiées dans le vide des accélérateurs de particules.
  • BL, Sonofusion, Bubble fusion : (en anglais : Ball-Lightning) fusion par onde de choc ultra-sonique, ou cavitation[5].
  • CNT : (en anglais : Cold Nuclear Transmutation) transmutations nucléaires à froid[5].
  • Transmutations biologiques : réactions nucléaires provoquées et contrôlées par les organismes biologiques[6].

Un rapport étudie ces divers concepts ; il a pour titre « La fusion froide n'est ni l'une ni l'autre »[7].


Conférences internationales[modifier | modifier le code]

Depuis 1989, des conférences internationales se sont réunies sur le sujet, ainsi que des réunions moins solennelles soit sur la fusion froide proprement dite, soit sur le thème plus général des nouvelles énergies, ignorées par la presse scientifique.

L’Académie des sciences de la Fédération de Russie organise tous les ans les conférences RCCNT[8] (Russian Conferences on Cold Nuclear Transmutation of Chemical Elements).

Année Conférence Lieu Participants Pays Rapports
1990 ICCF 1 Salt Lake City, Utah USA 296 35
1991 ICCF 2 Côme, Italie 57
1992 ICCF 3 Nagoya, Japon 324 18 102
1993 ICCF 4 Lahaina, Maui, Hawaï, USA 12 65
1995 ICCF 5 Monte-Carlo, Monaco 207 15 76
1996 ICCF 6 Sapporo, Japon 175 17 110
1998 ICCF 7 Vancouver, Canada 218 21 76
2000 ICCF 8 Lerici, Italie 145 18 68
2002 ICCF 9 Pékin, Chine 113 17 87
2003 ICCF 10 Cambridge, Massachusetts, USA 135 93
2004 ICCF 11 Marseille, France 20 74
2005 ICCF 12 Yokohama, Japon 63
2007 ICCF 13 Sochi, Moscou, Russie 75 93
2008 ICCF 14 [9], [10] Washington, É.-U. 180 15 97
2009 ICCF 15 [11] Rome, Italy 150 14 70 [11]
2011 ICCF 16 [12] Madras, Inde 85 52 [13]
2012 ICCF 17 [14] Daejeon, Corée
2013 ICCF 18 [15] Columbia, Missouri 95 46

Des équipes américaines, italiennes et japonaises continuent à travailler depuis plus de vingt ans sur le sujet et elles estiment avoir obtenu des résultats confirmant qu'un tel phénomène existe (on ne le nomme toutefois plus « fusion froide », mais Réactions Nucléaires dans la Matière Condensée ou réactions nucléaires à basse température ou réactions nucléaires chimiquement assistées). Ces équipes revendiquent la réalité du dégagement de chaleur (supérieur de 25 % à 70 % à l'énergie fournie). Certaines affirment avoir mis en évidence la production d'hélium. Certains physiciens, comme Peter Hagelstein du MIT (Cambridge, États-Unis) ou Widom et Larsen, en ont proposé une théorie.

En 2012, l'Agence internationale de l'énergie renouvelable a intégré à des groupes de travail les LENR [16] et les CMNS à la recherche de solutions [17] pour des énergies renouvellables [18].


Origines[modifier | modifier le code]

Le terme de « fusion froide » est devenu commun par la controverse entourant l'expérience de Fleischmann et Pons en mars 1989. Plusieurs équipes de recherche ont alors tenté de reproduire leurs résultats, sans y parvenir. Un comité organisé par le département de l'Énergie des États-Unis a alors conclu qu'il n'y avait pas de preuves convaincantes qu'une source d'énergie utile pourrait résulter de ces recherches. Cinq ans plus tard, la plupart des gouvernements et des chercheurs déclaraient ne plus poursuivre de recherches sur le phénomène.

Indépendamment, en 1989, en observant des échantillons de matière organique, des gangliosides placés dans une atmosphère d'hydrogène sur un support de nickel, le professeur italien Francisco Piantelli a remarqué une production de chaleur anormale[19]. Avec Sergio Focardi et Roberto Habel, il a alors étudié ce phénomène et ils affirment être arrivés à une expérience parfaitement vérifiable, dont le développement a conduit en 2011 à la réalisation du catalyseur d'énergie de Rossi et Focardi. Ils ont toujours estimé que ce phénomène était différent de celui de Fleischmann et Pons et le désignaient plutôt comme une « réaction nucléaire à basse énergie » (LENR).

Quelques chercheurs ont cependant continué les recherches et organisé des conférences internationales sur la fusion froide. Leurs travaux, publiés dans des revues scientifiques réputées[20],[21],[22], confirmaient un dégagement d'énergie non expliqué, ou parfois des effets nucléaires. La précision des calorimètres a progressé, conclut en 2004 un second comité du département de l'Énergie des États-Unis, et les indices de génération anormale d'énergie semblent moins contestables qu'en 1989. Cependant, selon son rapport, de nombreuses expériences sont mal documentées, l'amplitude du phénomène n'a pas augmenté, il est difficile à reproduire, et une origine nucléaire reste généralement exclue. Le comité s'est donc opposé au financement d'un programme de recherche majeur, et a identifié différents domaines de recherche susceptibles de résoudre la controverse scientifique.

Expérimentations[modifier | modifier le code]

Palladium[modifier | modifier le code]

Le 23 mars 1989, la « Une » du Financial Times déclencha une onde de choc : deux électrochimistes, Stanley Pons et Martin Fleischmann de l'université d'Utah, y déclaraient avoir réussi à obtenir une réaction de fusion nucléaire lors d'une relativement banale expérience d'électrolyse effectuée avec une simple paire d'électrodes (dont une de palladium) reliées à une batterie et immergées dans de l'eau lourde

Lors de cette expérience, ils auraient mesuré un important dégagement de chaleur excédentaire qu'ils interprétaient comme la résultante d'un phénomène de fusion nucléaire contrôlée. Ce type de réaction nucléaire, au cours de laquelle des noyaux atomiques fusionnent en générant une très grande quantité d'énergie, est en quelque sorte le Graal des physiciens qui s'efforcent depuis plus de cinquante ans de contrôler les mécanismes à l'origine du fonctionnement des étoiles, mais également des bombes thermonucléaires. La maîtrise de cette source d'énergie quasi-illimitée libérerait l'humanité des contraintes liées à l'exploitation de ressources énergétiques non renouvelables ou générant des déchets dangereux, comme c'est le cas actuellement pour le nucléaire « classique » reposant sur le principe de la fission des noyaux atomiques.

L'annonce du Financial Times arrivait dans un contexte bien particulier : trois ans auparavant, Tchernobyl avait rappelé à l'ensemble de la planète que l'énergie nucléaire de fission pouvait présenter des dangers considérables et les programmes électro-nucléaires engagés au lendemain du premier choc pétrolier de 1973 commençaient à être de plus en plus critiqués par l'opinion publique des principaux pays industrialisés.

Les travaux sur la fusion thermonucléaire contrôlée marquaient toujours le pas depuis 50 ans malgré les milliards de dollars investis et, après les chocs pétroliers des années 1970, les consommations énergétiques avaient repris leur progression. Et aussi, même si on assistait à l'implosion du Bloc de l'Est, le contexte géopolitique restait incertain avec la montée des fondamentalismes religieux et du nationalisme dans les principaux pays producteurs de pétrole.

Dans ce contexte, la perspective ouverte par Pons et Fleischmann de produire des quantités d'énergie quasi-illimitées à partir de l'eau, tombait à point nommé.

Le débat dépassa donc le cadre feutré des publications scientifiques : l'information fut reprise par la plupart des quotidiens et chaînes de télévision du monde et présentée comme ce qui pouvait être, à juste titre, une découverte scientifique majeure, mais également la promesse d'un nouvel âge pour l'Humanité.

Quand la découverte de cette « fusion froide » fut publiée, de nombreux scientifiques contestèrent, sinon la réalité du dégagement de chaleur décrit par les deux électrochimistes, du moins leur hypothèse concernant une fusion thermonucléaire. Ils rappelèrent qu'il n'est théoriquement pas possible de vaincre par des moyens « électro-chimiques » tels que l'électrolyse décrite par Pons et Fleischmann, les forces électriques qui font que deux noyaux atomiques se repoussent.

Selon les théories scientifiques admises depuis plusieurs décennies, deux noyaux atomiques exigent pour fusionner une énergie permettant de franchir la barrière coulombienne. La fusion « à chaud » permet d'obtenir cette énergie, mais sauf effet nucléaire comparable à la catalyse en chimie, cette barrière ne peut être franchie à froid.

Trois jours après la publication du Financial Times, Steven E. Jones de l'université Brigham Young n'observa pas de dégagement de chaleur mais l'émission de neutrons pouvant indiquer une réaction nucléaire, qui confirmerait indirectement l'hypothèse de Pons et Fleishmann.

De nombreux scientifiques, dont quelques prix Nobel de physique[Qui ?], déclarèrent confirmer également des dégagements inexplicables alors qu'ils tentaient de reproduire l'expérience des deux électrochimistes.

L'Energy Research Advisory Board du département américain pour l'énergie réunit ainsi une commission scientifique afin d'enquêter sur la fusion froide. Celle-ci ne put reproduire la fusion froide en question.

Le débat s'intensifia entre les tenants d'un phénomène encore inexpliqué mais devant faire l'objet de travaux approfondis, et les opposants pour lesquels, dans le meilleur des cas, le dégagement de chaleur était imputable à un mauvais protocole opératoire, et dans la pire hypothèse, à un coup monté par des chercheurs à la recherche de notoriété et de budget. Les cours du palladium, quant à eux, montaient et descendaient au fur et à mesure des annonces et contre-annonces.

Pour les gardiens de l'orthodoxie scientifique[Qui ?], la « fusion froide » devait être classée sans autre forme de procès dans la catégorie des « sciences pathologiques (en) », comme sans doute la mémoire de l'eau, l'homéopathie ou les mouvements perpétuels de première et deuxième espèce.

Le fait que Pons et Fleischmann aient annoncé leur découverte par le biais de la presse grand public plutôt que dans une revue scientifique avec évaluation par les pairs, procédure habituelle en matière de communication scientifique d'importance, leur fut reproché. Il est en effet d'usage d'annoncer les résultats de travaux scientifiques dans des revues qui soumettent l'article en premier lieu à un ou plusieurs experts scientifiques chargés de vérifier que la description de l'expérience, l'analyse des résultats et les conclusions qui en découlent répondent aux critères de la démarche scientifique.

Les revues scientifiques d'audience internationale, telles que Nature, s'attendent à ce protocole, et les scientifiques qui espèrent obtenir pour leurs travaux une reconnaissance internationale se soumettent à cette règle importante pour l'obtention de crédits, la notoriété de leur laboratoire et éventuellement la suite de leur carrière (c'est le fameux « publish or perish » conditionnant depuis quelques années, avec la quête de financement, le quotidien des chercheurs).

Cependant, Pons et Fleischmann avaient bien soumis à Nature un article relatant leur découverte, mais son comité de lecture a constaté qu'il ne pouvait pas être publié avant que certaines erreurs ne soient corrigées. Fleischmann et Pons ont dit qu'ils n'avaient pas le temps de corriger ces erreurs, et l'article ne sera jamais ressoumis.

Dix ans après les faits, la « précipitation médiatique » dont ont fait preuve les deux scientifiques est encore citée comme exemple de manque de sérieux. L'expérience décrite par Pons et Fleischmann manquait de robustesse : ils ne précisaient pas s'ils avaient observé la formation de neutrons et d'hélium, normalement présents lors d'une réaction de fusion thermonucléaire (on les qualifie de « cendres » de la réaction de fusion), et les conditions mêmes de mesure des températures lors de l'expérience pouvaient être cause d'erreurs.

Les « pères fondateurs » Pons et Fleischmann se sont vu offrir par Toyota la possibilité de poursuivre en France leurs travaux dans un laboratoire abrité au sein de l'Institut Minoru de Recherches Avancées (IMRA) de Sophia Antipolis et ce jusqu'à la retraite de Pons qu'il prit en France en 1999 (Fleischmann l'avait prise deux ans auparavant en Angleterre). Les enjeux industriels étant considérables, très peu d'informations ont filtré de ce laboratoire. Cependant, en 1993, à ICCF4 à Maui, les deux chercheurs annonçaient pouvoir produire vers la fin de l’année jusqu'à 200 kW... production encore actuellement nulle.

Lorsque l'eau est électrolysée dans un vase entouré d'un calorimètre, il est possible de vérifier la loi de conservation de l'énergie en utilisant les théories de l'électricité, de la thermodynamique et de la chimie : l'énergie électrique en entrée, la chaleur accumulée dans le vase, l'énergie chimique stockée, et la chaleur s'échappant du vase s'équilibrent parfaitement. Lorsque la cathode est constituée de palladium, et lorsque l'eau est remplacée par de l'eau lourde, on s'attend aux mêmes transferts d'énergie.

Fleischmann et Pons observèrent dans leurs expériences que, dans certains cas, la quantité de chaleur mesurée par le calorimètre semblait plus grande que prévue. Lorsqu'ils ont calculé la densité de puissance sur base du volume de la cathode, ils ont obtenu une valeur trop grande pour être explicable par une réaction chimique. Ils en conclurent provisoirement que l'effet pouvait être nucléaire, malgré l'absence de preuves expérimentales.

D'autres scientifiques ont essayé de reproduire ces résultats. Beaucoup ont échoué, mais quelques-uns ont réussi et ont publié leurs résultats dans des journaux scientifiques comme le Japanese Journal of Applied Physics[20] et le Journal of Electroanalytical Chemistry[21],[22]. Certains chercheurs pensent qu'il y a suffisamment de preuves expérimentales pour établir la validité scientifique du phénomène, tandis que d'autres rejettent ces preuves : en 2004, le comité d'évaluation du département de l'énergie américain est maintenant divisé de façon égale sur cette question (changement significatif par rapport aux conclusions du comité équivalent de 1989).

La recherche de produits de fusion nucléaire a donné des résultats contradictoires, ce qui a amené deux tiers du comité de 2004 à rejeter la possibilité de réactions nucléaires lors de ces expériences. Les théories physiques actuelles n'expliquent pas comment la fusion nucléaire pourrait survenir dans ces expériences ou l'énergie générée serait convertie en chaleur (plutôt qu'en rayonnement ou particules). Cependant, en 2006, Mosier-Boss et Szpak, chercheurs à la marine américaine, ont annoncé des indices non ambigus de réactions nucléaires, qui devront être confirmées de façon indépendante par d'autres chercheurs[23].

Le bureau américain des brevets a accordé un brevet concernant la fusion froide en 2001[24]. La connaissance actuelle du phénomène, s'il est réel, ne permet pas d'envisager des applications commerciales dans un avenir proche. Le comité de 2004 a identifié plusieurs domaines de recherche à conduire par la méthode scientifique : la recherche continue.

D'autre métaux que le palladium peuvent, selon plusieurs rapports d'expérimentateurs et sous couvert de l'affirmation de l'existence de la réaction, servir à la fusion froide : typiquement, la famille des métaux précieux, tel que l'iridium, l'osmium, le platine, le rhodium et le ruthénium est suspectée d'avoir les propriétés suffisantes pour entretenir cette réaction. Des expériences, néanmoins jamais reproduites par la communauté, ont aussi mis en cause le nickel ou le fer. Dans le cadre d'une possible utilisation industrielle, le remplacement du palladium cher par un métal plus abondant est primordial.

Les expérimentateurs affirment que la fusion s'accompagne aussi d'une transmutation au niveau de la cathode[25]. De l'or, de l'argent, du chrome, du fer et du cuivre auraient ainsi été découverts, ce qui alimente les théories ésotériques de la proximité de l'alchimie et de la fusion froide, même si les scientifiques apprécient peu ce rapprochement. De plus, il aurait été détecté aux abords d'un réacteur à fusion froide près de 1 000 fois le bruit de fond neutronique. Toutes les expériences ne produisent cependant pas des neutrons, ou alors en trop faible quantité pour être significative.

Malgré le scepticisme de la communauté scientifique internationale, Science et Vie discute en 2004 des expériences peu connues qui tentent d'obtenir de véritables réactions nucléaires à température ambiante. Antonella De Nino travaillant à l'ENEA affirme que son équipe a montré, dans une expérience qui s'est terminée fin 2002, qu'à partir d'une certaine concentration de deutérium dans le palladium, on observe un excès de chaleur et une production d'hélium 20 fois supérieure au « bruit de fond » lié aux contaminations extérieures[26]. Selon Giuliano Preparata (en) et Martin Fleischmann, il convient d'utiliser la théorie quantique des champs qui conçoit les interactions elles-mêmes en termes de particules[27].

Le magazine New Scientist a annoncé dans son édition en ligne le 27 avril 2005 qu'une réaction de fusion tiède aurait été obtenue par Seth Putterman, Brian Naranjo et James Gimzewski à l'université de Californie. En utilisant des cristaux de tantalate de lithium et l'effet pyroélectrique (il faut réchauffer de -33 °C à +7 °C en quelques minutes ces cristaux plongés dans un bain de gaz de deutérium afin de produire un champ électrique local), ils auraient réussi à produire un flux, faible mais mesurable, de neutrons. Les auteurs soulignent à grands traits qu'ils n'ont pas mis au point une nouvelle source d'énergie : leur expérience aurait produit quelques centaines de neutrons par seconde, alors qu'un réacteur nucléaire commercial aurait besoin d'en produire des dizaines de millions par seconde.

Le 22 mai 2008, Yoshiaki Arata, un physicien nucléaire japonais, a fait publiquement une expérience de ce qu'il appelle la « fusion de la matière condensée »[28] avec une méthode dérivée de Pons et Fleischmann.

Nickel[modifier | modifier le code]

brève synthèse de E-CAT et renvoi à l'article

Fusion froide par cavitation[modifier | modifier le code]

Depuis 2002, des chercheurs explorent les possibilités de la cavitation pour réaliser la fusion froide[29] et pour mieux comprendre les conditions de production de neutrons et d'énergie par cette voie[30],[31].

Dans de l'acétone au deutérium, une radioactivité de tritium a été detectée, l'émission de neutrons de 2,5 MeV a été observée et la température au centre d'implosion des bulles a atteint 106 à 107 K, ce qui correspond aux conditions requises pour des réactions de fusion nucléaire[32].

Une autre expérience de base consiste à injecter un liquide sous haute pression dans un tuyau de 1 mm de diamètre, ce qui provoque à la sortie une cavitation où les atomes sont fortement projetés les uns contre les autres. On observe alors des fusions ou fissions nucléaires, des effets thermiques, l'émission de lumière et des décharges électriques[33] :

  • En 2005, une équipe américano-canadienne observe un jet à 70 bars qui produit des étincelles électriques et une lueur bleue caractéristique d'une température de 5 000 K[34].
  • En 2009, A.A. Kornilova et V.I. Vysotskii observent des émissions optiques et rayons X corrélées à la cavitation d'un jet d'eau supersonique entre 200 et 3000 atmosphères. Sur une surface d'argent pur, par cavitation à 3000 atmosphères, des atomes transmutent en C, O, Na, Al, S, K, Ca[35],[36].

Transmutations par effondrement électrons-noyaux[modifier | modifier le code]

En 2003, une équipe russe a découvert un nouveau processus physique en sur-compressant un faisceau d'électrons sur une cathode de métal pur[37].

Ils sur-compressent un faisceau d'électrons de 0,5 MeV, sur une zone de moins d'un angström, pendant 30 ns, sur une cathode de métal pur. Une masse de 0,5 à 1 mg d'atomes se transforme sur la cathode et sur des plaques de métal pur distantes de 1 à 10 cm.

Les produits émis par la zone active (électrons, positrons, ions, particules nucléaires et paquets (clusters), chargés et neutres) sont analysés en temps réel, et après chaque expérimentation, des analyses mesurent les éléments chimiques, isotopiques, la répartition spatiale des atomes et les rayonnements visibles, micro-ondes et gamma.

Presque tous les atomes qui se forment dans les plaques distantes sont dans quelques petites zones, dans certaines directions précises par rapport au faisceau et à la cathode, aux mêmes profondeurs et avec la même dispersion pour tous les éléments. Ce positionnement des atomes n'est pas compatible avec la décélération de Coulomb d'atomes ionisés déjà formés.

Ces chercheurs interprètent ainsi ces observations :

  • Globalement, les électrons à faible énergie s'effondrent avec les noyaux en un plasma à faible énergie.
  • De grosses particules composées de quelques milliers de nucléons se forment.
  • Ces grosses particules sont projetées vers les plaques, y sont décélérées et finissent par se décomposer en atomes. Cela :
    • surtout en surface sur 200 Angström d'épaisseur ;
    • puis pour 25 % vers 0,3 micron de profondeur avec une masse de particule de l'ordre de 5 700 nucléons, selon l'amortissement du mouvement des particules ;
    • puis un résidu vers 7 micron de profondeur avec une masse de particule de l'ordre de 100 000 nucléons.

Globalement, ils ont réalisé plus de 15 000 analyses et observent :

  • Pendant le processus d'effondrement et ses suites pendant 100 ns, une intense radiation X et gamma.
  • Une synthèse de noyaux atomiques tous stables, de l'hydrogène H au plomb Pb (avec 1 ≤ A ≤ 240), dont certains[Lesquels ?] étaient inconnus sur Terre.
  • Une fusion d'éléments transuraniens super-lourds (avec 250 ≤ A ≤ 500), surtout A = 271, 272, 330, 341, 343, 394, 433.
  • Les éléments formés n'ont pas la même composition isotopique que les éléments naturels, souvent dans un rapport de 5 à 100 en plus ou en moins.

Transmutations biologiques[modifier | modifier le code]

En biologie, Louis-Nicolas Vauquelin aurait observé en 1799, et mesuré précisément, qu'une poule nourrie d'avoine avec très peu de calcium en produit assez pour former une coquille d'œuf dure. Corentin Louis Kervran crut faire une observation similaire en observant que les poules dans un environnement faible en calcium picoraient des graines de mica. Il émet l'hypothèse que cela serait due à une transformation de silice en calcium donnant ainsi naissance au champ de recherche de la transmutation biologique[38],[39],[40],[41],[42],[43]. En 1993, Kervran reçoit le prix parodique Ig Nobel de physique pour sa conclusion que le calcium des coquilles d'œufs de poule est créé par un processus de fusion froide.

Autres expérimentations[modifier | modifier le code]

En France, le débat fut très vite clos : Jean Teillac, alors haut-commissaire à l'énergie atomique (CEA), refusa d'engager des recherches sur la question.

On engagea cependant un rapide programme d'expériences à la centrale du Bugey, autant pour démontrer qu'en France il n'y avait pas d'interdit sur la fusion froide au CEA, que pour tenter de démontrer l'inanité de recherches en ce domaine. Peu de temps après, Michel Martinot, son directeur de cabinet, expliqua dans les colonnes du Figaro du 9 juin 1993 que rien ne s'opposait à ce que les chercheurs du CEA travaillent sur la question de la fusion froide, pourvu qu'ils le fissent chez eux, le week-end, et sur leurs propres ressources financières.

Cependant, quelques scientifiques français, tel Jean-Paul Bibérian à Marseille, s'engagèrent sur cette voie. D'autres purent bénéficier d'un financement de la part de certaines compagnies pétrolières attentives aux développements d'une possible découverte majeure pour l'humanité.

Michel Rambaut, ancien du CEA, développa à partir de 1994 un modèle théorique faisant intervenir des clusters d'électrons, mais pointa les limites de puissance qui empêchaient, selon lui, toute possibilité d'application industrielle[44].

Jacques Dufour, du Laboratoire des sciences nucléaires du Conservatoire national des arts et métiers de Paris, aurait réussi à faire financer ses recherches sur le sujet par Shell.

En 2009, Pamela Mosier-Boss, chercheuse à la marine américaine, place des électrodes soit en nickel soit en or dans un électrolyte obtenu par codéposition de chlorure de palladium et de deutérium. En quelques secondes, l'électrolyse produit des neutrons détectés par leurs traces dans du plastique CR-39[45],[46].

Théories[modifier | modifier le code]

Hypothèse de Widom-Larsen[modifier | modifier le code]

En 2006, Lewis Larsen et Allan Widom présentent une hypothèse de transmutation en quatre étapes pour les réactions LENR. Ils expliqueraient ainsi les effets collectifs dans ces réactions et comment le domaine des produits chimiques s'interface avec le domaine nucléaire pour créer des réactions nucléaires à énergie réduite[47],[48],[49], LENR (en anglais Low-Energy Nuclear Reactions) signifie réactions nucléaires à faible énergie[7] (par comparaison aux réactions nucléaires dites fortes qui ne se produisent qu'à des millions de degrés).

Les électrons se déplacent très vite par rapport aux noyaux et se comportent comme s'ils en étaient découplés. Dans les hydrures métalliques, Lewis Larsen envisage une mer d'électrons polarisés à la surface des masses métalliques et formant un plasma. Ce plasma d'électrons collectifs à la surface des hydrures métalliques permet de créer des sortes d'électrons lourds (très énergétiques) sous l'influence de champs électromagnétiques.

  • étape 1 : Ainsi, des champs électromagnétiques formeraient des électrons lourds dans le plasma d'électrons, en surface des hydrures métalliques.
  • étape 2 : Les électrons peuvent alors fusionner avec des protons de l'hydrogène, former des neutrons, et l'énergie en excès est emportée par des neutrinos.
  • étape 3 : Un neutron peut être capturé par un noyau métallique proche qui produit soit un isotope stable soit un isotope instable.
  • étape 4 : Si le noyau est instable, un de ses neutrons se décompose en un proton, un électron énergétique et un anti-neutrino électronique. L'électron énergétique provoque une décomposition béta.

L'étape 2 peut concerner de l'hydrogène normal (proton p+) ou de l'hydrogène lourd (deutérium d+).

Les étapes 1, 2 et 4 ne comportent que des interactions faibles.

L'étape 3, une capture de neutron, est une interaction forte mais n'est pas une fusion nucléaire du modèle standard. Il ne s'agit donc pas de « fusion froide » au sens de la fusion thermonucléaire, mais de LENR, un des sous-domaines de ce que la presse a nommé fusion froide.

Pour le centre de recherche Langley de la NASA, « l'avènement de la LENR a été la publication de la théorie de l'interaction faible de Widom-Larsen. Elle est en cours d'évaluation au centre Langley. Elle semble expliquer à peu près tous les aspects des expérimentations de ce domaine, par des effets collectifs dans la matière condensée et sans aucun « miracle ». »[50]

Le Dr Joseph Zawodny, Senior Research Scientist de la NASA, indique dans une discussion informelle que ce nouveau type de réactions nucléaires « a la capacité démontrée de produire des quantités excessives d'énergie, propre, sans rayonnements ionisants dangereux, et sans produire de déchets agressifs. »[51],[52] et il a déposé un brevet dans ce domaine[53].

En 2013, Einar Tennfors publie une réfutation de cette hypothèse[54], expliquant que dans le modèle proposé par Widom et Larsen, l'augmentation de la masse des électrons est bien trop faible pour pouvoir produire des neutrons.

Hypothèse de réduction de la barrière de Coulomb[modifier | modifier le code]

La barrière de Coulomb est la répulsion électrostatique entre un noyau atomique et les protons qui pourraient l'approcher. Dans le vide, elle oblige les protons à disposer d'une très grande énergie cinétique pour la franchir.

Dans la matière dense ordinaire sa grandeur est déterminée par l'équation de Schrödinger, habituellement calculée par rapport à l'état fondamental du noyau. Mais le noyau n'est jamais dans cet état, ne serait-ce que parce qu'il a été créé et qu'il est donc perturbé dès l'origine, mais aussi parce qu'il est soumis en permanence à de nombreuses interactions internes et externes[55].

Vladimir I. Vysotskii étudie l'exemple d'une quasi-molécule (MnD)+ située dans un trou de la matière dense classique. Dans ce cas et pour l'ensemble des niveaux d'énergie possibles, Vladimir I. Vysotskii arrive à l'hypothèse suivante[55] :

  • « Le mécanisme proposé en[56] est capable de fournir à court terme une élimination de la barrière de Coulomb dans les trous de micro-potentiel, avec une structure quasi-parabolique. »
  • Pour la première fois la désactivation de l'isotope Cs137 est accélérée 35 fois par rapport à la désintégration classique.
  • L'énergie d'interaction du noyau est une fonction à signe variable de la distance au centre du noyau Mn.
  • La situation s'améliore sensiblement quand les paramètres du trou varient lentement et passent alors inévitablement par des valeurs optimales pour l'annulation de la barrière de Coulomb et les réactions nucléaires.
  • Ces variations lentes se produisent dans les cultures micro-biologiques, lors la reproduction de l'ADN, de la formation des membranes, des cellules et d'autres objets biomoléculaires.
  • Une association optimale de divers types de microbes est 20 fois plus efficace qu'un seul type « pur ».
  • « Nous croyons que tous les effets isotopiques observés peuvent être caractérisés comme le processus « régulier » de la transmutation des isotopes et des éléments qui se produit dans des systèmes biologiques. »

Selon l'hypothèse de réduction de la barrière de Coulomb du Dr Vladimir I. Vysotskii[57] :

  • Les réseaux cristallins ou les molécules biologiques guident les électrons et les protons.
  • Les réseaux cristallins ou les molécules biologiques sont lentement ou cycliquement légèrement modifiés par les défauts, la température, les micro ondes sonores ou la diversité biologique.
  • Ce qui modifie la résonance et la probabilité de l'effet tunnel pour les particules.
  • La probabilité des sauts quantiques à travers la barrière de Coulomb est multipliée par 1040 à 10100 et plus.
  • La durée de formation de l'état corrélé, favorable à la transition, diminue quand la profondeur de la modulation de fréquence lors des déformations augmente.
  • Ainsi les réactions entre les électrons et les protons sont beaucoup plus probables et les effets de la fusion froide ou des transmutations biologiques peuvent se produire.
  • Cette hypothèse n'est en fait qu'une étude plus complète de l'effet tunnel dans le modèle standard. Elle étend sans contradiction, expérimentalement et théoriquement, le modèle standard aux phénomènes dits de fusion froide, LENR, transmutations biologiques et autres.

Applications[modifier | modifier le code]

Louis Kervran le monoxyde de carbone et le masque de soudure

Le E-CAT de Andréa Rossi.

Vysotskii propose d'utiliser les transmutations biologiques pour réduire la radioactivité des déchets nucléaires.

Historique[modifier | modifier le code]

La capacité du palladium à absorber l'hydrogène était connue dès le XIXe siècle par Thomas Graham[58].

En 1926, les chercheurs australiens, Friedrich Paneth et Kurt Peters ont exposé une transformation d'hydrogène en hélium par une catalyse spontanée, quand l'hydrogène était absorbé par du palladium finement divisé, à température ambiante. Cependant, les auteurs se sont plus tard rétractés, informant que l'hélium qu'ils avaient mesuré provenait de l'air[58], [59].

En 1927, le chercheur suédois J. Tandberg a rapporté une fusion d'hydrogène en hélium dans une cellule d'électrolyse avec des électrodes en platine[58] et déposé un brevet suédois pour « une méthode de production d'hélium et une réaction énergétique très utile ». Après la découverte du deutérium en 1932, Tandberg a continué ses expérimentations avec de l'eau lourde mais l'application de son brevet a été refusée à cause des rétractations de Paneth et Peters, parce qu'il ne pouvait expliquer le processus physique[60].

En 1956 enfin, toujours dans le domaine des « réactions nucléaires à basse énergie », Luis W. Alvarez explore la catalyse par muon[1].

Ronald Richter en 1950[modifier | modifier le code]

Au début des années 1950, un docteur en physique autrichien appelé Ronald Richter avait persuadé le général Perón, président argentin, que l'énergie de fusion était maîtrisable à l'échelle de laboratoire. Il se basait sur le fait que sur une population d'atomes, il y avait statistiquement une fraction (très petite) d'atomes possédant une énergie suffisante pour obtenir la fusion.

Perón lui alloua un budget qui permit à Richter de s'équiper avec le matériel le plus avancé de l'époque, et il lui confia la construction de ses installations sur une île d'un lac des Andes patagonien, près de la ville de Bariloche, une colonie suisse fondée en 1904. Le projet fut appelé « projet Huemul », selon le nom de l'île.

À la suite d'une erreur d'interprétation dans une expérience de Richter, ce dernier annonça l'obtention de la fusion nucléaire. Malgré cette annonce, qui suscita beaucoup de controverses, une commission d'enquête à la charge de physiciens argentins arriva à la conclusion que Richter n'avait pas obtenu de fusion, et Richter dut quitter le pays. Le projet fut arrêté en 1952.

En 1955, Perón quitta le pouvoir en raison d'un putsch militaire. Le nouveau gouvernement donna ce qui restait de l'équipement du laboratoire de Richter à un jeune physicien argentin formé en Angleterre et membre de la commission d'enquête, José Antonio Balseiro. Avec cet équipement, et une poignée de professeurs, il créa en 1955 l'institut de physique qui porte aujourd'hui son nom.

Un livre du Dr Mario Mariscotti narre comme dans un roman les faits dans son livre El secreto atómico de Huemul.

Controverse[modifier | modifier le code]

Les annonces de résultats positifs de fusion froide en dehors des publications scientifiques à évaluation par les pairs sont controversées et sont sujettes à caution. Néanmoins, échaudées par la polémique de 1989, la plupart des revues à comité de lecture, dont Nature, refusent simplement et à titre préventif toute publication sur la fusion froide[61]. Selon un journaliste de Rai News 24, Flaviano Masella, la découverte dans la région de Khiam, au Liban, après la guerre du Liban de 2006, de traces d'uranium enrichi pourrait s'expliquer par ces nouveaux processus militaires signalés par Fleischmann[62],[63].

Références[modifier | modifier le code]

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  3. (en) LENR-CANR Home Page, Site internet LENR-CANR.
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  9. (en) Volume 1 14th International Conference on Cold Fusion (ICCF-14), volume 1, 10 août 2008, Washington.
  10. (en) Volume 2 14th International Conference on Cold Fusion (ICCF-14), volume 2, 10 août 2008, Washington.
  11. a et b (en) 15 th International Conference on Condensed Matter Nuclear Science, ABSTRACTS, Roma, Italy, October 5, 2009.
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  13. (en) JCMNS Volume 8, May 2012 Mahadeva Srinivasan, Chairman, Organizing Committee for ICCF 16, May 2012
  14. (en) ICCF-17 Program 17th International Conference On Cold Fusion, Daejeong, Corée. 12 au 17 août 2012.
  15. (en) ICCF 18 Program Overview 18th International Conference On Cold Fusion, Missouri, Corée. 21 au 27 juillet 2013.
  16. (en) Progress in the Condensed Matter Nuclear Science, Francesco Celani
  17. (en) Working Groups on solutions : Novel Energy Systems, LENR, Vacuum Solutions, Francesco Celani
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  26. « Alchimie : les physiciens commencent à y croire ! », Hervé Poirié et Cécile Bonneau, Sciences et vie, no 1040, 2004, page 53.
  27. « Alchimie : les physiciens commencent à y croire ! », Hervé Poirié et Cécile Bonneau, Sciences et vie no 1040, 2004, page 62.
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  31. (en) 15th International Conference on Condensed Mater Nuclear Science, Rome, Italie, 5 octobre 2009.
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  41. Aimé Michel, La vie défie les lois de l'atome, Science et Vie, Paris, no 544, 01/1963.
  42. Science et Vie mai 2004 - L'alchimie - la poule aux œufs d'or
  43. Voir aussi l'article consacré à Corentin Louis Kervran
  44. Rambaut M. Electron clusters and nuclear fusion. Annales de la Fondation Louis de Broglie 2004 ; 29 : 1131-47.
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  49. (en) [PDF] Lewis Larsen, Allan Widom, Ultra low momentum neutron catalyzed nuclear reactions on metallic hydride surfaces, Eur. Phys. J. C 46, 107–111, 9 mars 2006, volume 46, p.  107-111.
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  60. Kall fusion redan på 1920-talet, Ny Teknik, Kaianders Sempler, 9 février 2011
  61. http://www.larecherche.fr/content/recherche/article?id=27120
  62. Rai News 24, interview réalisée par Angelo Saso, diffusée le 24 avril 2008, émission réalisée par Maurizio Torrealta.
  63. Horizons et débats, 21 juillet 2008, no 29, p. 1, Armes à l'uranium et fusion froide.

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Bibliographie[modifier | modifier le code]

  • (en)Edmund Storms, Science of Low Energy Nuclear Reaction: A Comprehensive Compilation of Evidence and Explanations, World Scientific Publishing Company, 2007
  • (en) Hideo Kozima, The Science of the Cold Fusion Phenomenon, Elsevier, 2006
  • (en) David Adam, article dans The Guardian, le 24 mars 2005 In from the cold [1]
  • S. Krivit, N. Winocur, The rebirth of cold fusion, Pacific Oak Press, 2004
  • Science et Vie n° 1040 de mai 2004 : le magazine de vulgarisation scientifique a consacré sa une à la fusion froide (« Alchimie, les physiciens commencent à y croire »). La revue a mené une enquête très fouillée de 18 pages sur la question. Conclusion : des dégagements de chaleur anormaux ont bien été répliqués par quelques équipes indépendantes de par le monde mais, échaudées par l'affaire Pons et Fleischmann et le manque de confirmation, les revues scientifiques comme Science et Nature refusent de publier la moindre ligne sur le sujet. Des crédits de recherche supplémentaires sont demandés pour apporter la preuve du phénomène.
  • Savants maudits et chercheurs exclus, tome 2, Pierre Lance
  • (en) Charles G. Beaudette, Excess Heat: Why Cold Fusion Research Prevailed, Oak Grove Press, 2002
  • (en)Robert L. Park, Voodoo Science: The Road from Foolishness to Fraud, New York: Oxford University Press, 2000
  • Michel de Pracontal : L'Imposture scientifique en dix leçons
  • (ja) & (en) Tadahiko Mizuno, Nuclear Transmutation: The Reality of Cold Fusion, Concord (New Hampshire), Infinite Energy Press, 1998
  • (en)Charles Seife, Sun in a Bottle: The Strange History of Fusion and the Science of Wishful Thinking, New York: Viking,
  • (en)John O'M. Bockris et Amulya K. N. Reddy, Modern Electrochemisty, Plenum Press, 1998
  • (en)Antony Cyril Sutton, Cold Fusion: Secret Energy Revolution, 1997.
  • (en)Frank Close, Too Hot to Handle: The Race for Cold Fusion, Princeton Univ Pr, 1991
  • (en)Eugene Mallove, Fire from Ice: Searching for the Truth Behind the Cold Fusion Furor, 1991.
  • (es)Mario Mariscotti, 1985, El Secreto Atómico de Huemul: Crónica del Origen de la Energía Atómica en la Argentina, Sudamericana/Planeta, Buenos Aires, Argentine ISBN 950-37-0109-0. En espagnol.

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]

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Le réacteur CFR v2.1 en fonctionnement
  • Le site officiel de la 12e conférence internationale sur la matière nucléaire condensée, nouvelle appellation des conférences internationales sur la fusion froide, qui s'est tenue à Yokohama (Japon), du 27 novembre au 2 décembre 2005.