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Totgesagte leben länger. Nach dem Desaster in den 80er Jahren ist die Kalte Fusion auf breiter Front zurück, und will sich nicht mehr ohne weiteres wegerklären lassen.
Schon vor Fleischmann und Pons hatte es allerdings ähnliche Experimente, mit ähnlichen Ergbnissen gegeben. Schon in den 20er Jahren des 20. Jahrhunderts berichteten zwei österreichische Forscher von Helium, das produziert wurde, wenn Palladium Wasser absorbierte – doch später zogen sie ihre Arbeit zurück, weil das Helium atmosphärischen Ursprungs gewesen sei. Ein weiterer, schwedischer Forscher kam 1927 zu demselben Ergebnis, versuchte sogar ohne Erfolg, das ganze (zur Produktion des damals wegen der Luftschiffe sehr wertvollen Heliums) patentieren zu lassen.
Anhaltendes Interesse
Doch auch nach dem Desaster von 1989 tauchten immer wieder, hier und da, an Universitäten über die ganze Welt verteilt, Berichte auf, in denen von Neutronen, Helium, Überschusswärme die Rede war. Es entwickelte sich eine ganze Subkultur von Wissenschaftlern, die sich nicht damit zufrieden gaben, dass die Mehrheit der Physiker die Kalte Fusion mittlerweile (angesichts der Enttäuschung, für die die Veröffentlichung von Fleischmann und Pons gesorgt hatte) für Humbug hielten. Und diese Wissenschaftler hatten immer wieder Erfolg, so scheint es. Manchmal im Zusammenhang mit Palladium, manchmal nicht (dafür kamen etwa Nickel, Kupfer, Wolfram oder Platin zum Einsatz). Manchmal funktionierte es nur mit Deuterium, dann wieder mit allen Wasserstoffisotopen. Manchmal werden Neutronen beobachtet – oder auch nicht. In den meisten Fällen wir überschüssige Wärme gemessen, doch in einem ähnlichen Versuchsaufbau ist alles wieder anders. Ein alles in allem desolates Bild, auch weil keine umfassende Erklärung greifbar ist. Trotzdem waren diese Experimente in vielen Fällen so überzeugend, dass es heute angeblich (gemäss E. Storms, dem Betreiber der Seite LENR-CANR.org) tausende von Peer-Reviewten Publikationen dazu gibt, darunter auch in solchen von hohem Niveau und hoher Reputation.
Der Begriff „Kalte Fusion“ (Cold Fusion) wird dabei allerdings tunlichst vermieden. Heute heisst das Phänomen Low Energy Nuclear Reactions (LENR) oder Chemically Assisted Nuclear Reactions (CANR). Wer auf dem Abstract-Server der NASA nach „LENR“ sucht, wird eine Reihe von aktuellen Publikationen zum Thema finden, vorwiegend Preprints auf dem Arxiv-Server, aber auch vereinzelt in Fachzeitschriften. Im Februar 2002 wurde weiter bekannt, dass die US Navy in all den Jahren seit 1989 weiter an der kalten Fusion, wie sie von Fleischmann und Pons beschrieben wurde, gearbeitet hat. Eine Forschungskomission präsentierte einen zweibandigen Bericht, in dem die Finanzierung weiterer Forschung empfohlen wird. Heute gibt es Gruppen in Japan, Indien, China, Russland, Israel, Italien und den USA, die die Kalte Fusion weiterhin aktiv erforschen. Allen Experimenten sind drei Dinge gemeinsam: Ein Metall, Wasser (oder Wasserstoff) das damit in Kontakt kommt, und eine externe Energiequelle, wie Wärme, Laser, Radiowellen, Magnetfelder, Schall oder hoher Druck.
Wie funktioniert Kalte Fusion?
Mittlerweile gibt es auch einige physikalische Erklärungsversuche für die Theorie hinter dem Phänomen. Es wurde etwa vorgeschlagen, dass „Deuteron-Striping“ eine Rolle spielen könnte: Dabei streift ein Deuterium-Kern einen anderen Atomkern und gibt ihm dabei ein Neutron ab, worauf dieser Kern instabil wird und zerfällt, wobei Energie frei wird. Eine Alternative ist die „Widom-Larsen“-Theorie, wonach es sich hier nicht um eigentliche Fusionsreaktionen handelt, sondern um das Verschmelzen von Protonen mit ihren Elektronen zu einem Neutron, das dann von Atomkernen absorbiert wird. Deren Zerfall produziert dann die beobachtete Wärme. Gemäss anderen Exponenten im Forschungsfeld ist das ganze aber nicht einfach eine Frage der chemischen Zusammensetzung, sondern erfordert ein komplexes „Nuclear Active Environement“ (NAE), in dem, je nach Erklärung, Ultradichtes Deuterium, Oberflächeneffekte, Quanteneffekte und exotische Teilchenreaktionen eine Rolle spielen (können). Da Materialien heute nicht auf der Nano-Ebene konstruiert werden können, und wir auch gar nicht wüssten, wie sie genau konstruiert sein müssten, um die Kalte Fusion effizient zu betreiben, entsteht das richtige NEA eben mehr oder weniger zufällig, in einigen Materialien mehr, in anderen weniger, was dann auch die Schwierigkeiten bei der Reproduzierbarkeit der Experimente erklären soll.
Neuste Entwicklungen
Natürlich tummeln sich auf so einem Feld auch immer wieder seltsame Gestalten und zwielichtige Typen, die vorwiegend daran interessiert sind, an das Geld von Hochrisiko-Investoren heranzukommen. Denn was 1989 galt, muss heute nicht falsch sein: Ein Durchbruch in der Kalten Fusion wäre eine Sensation, und wohl das Ende aller Energieprobleme der Menschheit (wobei das nicht unbedingt in jeder Hinsicht wünschenswert ist). Spekulative Geldgeber werden von so einer Ausgangslage angezogen wie die Motten vom Licht. Aus diesem Grund, und aufgrund der leidvollen Geschichte der Kalten Fusion ist wohl bei allen Versuchen, das ganze zu kommerzialisieren, grösste Vorsicht und Zurückhaltung geboten.
Eine dieser Firmen ist die amerikanische Blacklight Power. Der „Blacklight Power Prozess“ basiert gemäss ihrem Gründer Randall Mills auf dem Hydrino, einem neuen elementaren Zustand des Wasserstoffatoms, das im Zentrum einer „neuen Theorie von allem“ von Mills steht, einem Machwerk, das nachweislich schwere Fehler (mathematischer Art, etwa) aufweist und in vielen Punkten im direkten Widerspruch zu verschiedenen Beobachtungen steht. Blacklight Power will allerdings einen Prozess zur Entwicklungsreife gebracht haben, bei dem Nickel mit Wasserstoff reagiert und dabei Energie freisetzt. Dieser Prozess wurde, angeblich, von verschiedenen unabhängigen Stellen bestätigt. Alles in allem sieht es aber so aus, dass dies „nur“ eine weitere Anwendung der altbekannten Kalten Fusion ist. Ob die Kommerzialisierung hier allerdings gelingt, ist noch völlig unklar.
Eine weitere, ähnliche Ankündigung hat in den letzten Tagen Schlagzeilen gemacht. Zwei italienische Physiker, Andrea Rossi und Sergio Focardi, wollen eine patentgeschützte Apparatur entwickelt haben, die unter 400 Watt Einspeisungsleistung rund 10 Kilowatt Energie in Form von trockenem Wasserdampf produziert – und natürlich auf der kalten Fusion basiert. Diese Apparatur wurde letzte Woche einer ausgewählten Schar von Reportern demonstriert, begleitet und beaufsichtigt von Physikern der Universität Bologna. Das Innere der Apparatur ist geheim (schliesslich könnte einem ein allzu neugieriger Besucher das spätere Milliarden-, ja vielleicht Billionengeschäft vermiesen) und war während des Versuchs unzugänglich. Es wurde nur erklärt, dass hier Nickel mit Wasserstoff nuklear reagiere (zu Kupfer, das man auch schon mal gemessen haben will), dabei durchfliessendes Wasser erhitzt und in Dampf verwandelt. Die eingeladenen Gäste beobachteten, dass der Apparat sich erst 30 Minuten lang aufwärmte, Wasser in Wasserdampf verwandelte und schliesslich für eine halbe Stunde lang noch trockenen Wasserdampf (dh, Wasserdampf ohne Tröpfchen darin) produziert haben soll. Energiebilanzrechnungen (Verdampfungsenthalpie von Wasser, abzüglich der Heizleistung) kommen dann darauf, dass hier deutlich mehr Energie freigesetzt als hineingesteckt wurde.
Ich habe allerdings Mühe, dieser „Black Box“-Apparatur von Rossi und Focardi zu trauen. Wir können angesichts des Experiments nicht ausschliessen, dass die Leistung durch eine interne Energiequelle (etwa eine Batterie, oder die Verbrennung von Wasserstoff in einer Brennstoffzelle) produziert wird – was sich erst nach einer langen Betriebszeit zeigen würde. Nach Angaben von Rossi und Focardi soll die Apparatur für zwei Jahre gelaufen sein – doch warum erhalten wir keine detailierten Testberichte darüber, z.B. von unabhängiger Seite? Ausserdem ist die Informationspolitik meines Erachtens bedenklich: Rossi publiziert seine Ergebnisse statt in Fachzeitschriften in einer Art Blog, das er „Journal of Nuclear Physics“ nennt, und das, gemäss seinen Aussagen, dem „Peer-Review“ unterliege, weil „jeder Artikel von mindestens einem Universitäts-Professor reviewt wird, bevor er online geht“. Da er damit wohl immer denselben meint (Professor Levi von der Universität Bologna, der auch bei der Demonstration präsent war und damit nicht wirklich als unabhängig gelten kann), ist das eine eher eigenwillige Definition von „Peer-Review“. Wird hier nicht einfach versucht, Seriosität vorzutäuschen? In seinen Antworten auf Kommentare zu Artikeln im „Journal of Nuclear Physics“ reagiert er zudem auf die leiseste Kritik äusserst ungehalten, was an sich nichts heissen muss, aber eines Wissenschaftlers nicht würdig ist und bei mir weitere Alarmlämpchen aufleuchten lässt. Ich denke, man sollte sich hier, wie auch bei Blacklight Power, keine allzu grossen Hoffnungen machen. Wie bei Blacklight Power wird auch hier behauptet, man stehe bereits in Verhandlungen mit Energiekonzernen über den Bau einer grösseren Einheit. Wir werden ja sehen…
[i]UPDATE: Rossi sagt jetzt zum ersten Mal klar, in einem Interview mit dem Cold-Fusion-Blog „New Energy Times“, dass es sich bei seinem Apparat nicht um Kalte Fusion handle, sondern um „Low Energy Nuclear Reactions“, die von der Schwachen Kernkraft vermittelt werden. Allerdings sorgt auch dieses Interview für ein paar gehobene Augenbrauen: Die Frage, warum das Patent im Namen von Rossis Ehefrau eingereicht wurde, will er nicht beantworten. Auch Fragen zu seiner Verwicklung in seltsame Skandale, Betrugsvorwürfe will er nicht kommentieren.[/i]
Fazit
Was ist von all dem, also der Kalten Fusion insgesamt, zu halten? Ich bin immer noch skeptisch. Gut möglich, dass es diese Wärmeüberschuss-Effekte wirklich gibt. Doch haben sie tatsächlich mit Kalter Fusion zu tun, oder beruhen sie auf Analysefehlern, Irrtümern, vergessenen zusätzlichen Energiequellen, etc? Machen nicht einfach all die enthusiastischen Neueinsteiger im Gebiet dieselben Fehler wie die alten Hasen? Was wir brauchen, wäre ein Experiment ähnlich jenes von Rossi und Focardi, wo mit einfachen Mitteln eine grosse, mess- und nutzbare Überschussleistung produziert wird. Gleichzeitig aber sollte der Zugang zur Technologie offen sein, so dass jeder sie nachbauen und kopieren könnte, um die Quelle des Energieüberschusses eindeutig zu identifizieren. Dann liesse sich damit zwar direkt kein Geld über Patente verdienen – aber ein Ehrenplatz im Pantheon der Menschheitsgeschichte wäre dem Entdecker trotzdem sicher. Wir brauchen zudem immer noch eine plausible, durch Experimente überprüfbare Erklärung, warum die Kalte Fusion überhaupt funktionieren soll. Ein theoretischer Durchbruch auf diesem Gebiet könnte es erlauben, massgeschneiderte NEAs zu entwerfen (etwa so, wie heute Metamaterialien, oder Quantencomputer „massgeschneidert“ gebaut werden), mit den theoretischen Vorhersagen vergleichen und diese dabei stetig zu verbessern. Davon sind wir aber noch immer weit entfernt.
Ein weiterer Grund für mich, vorläufig skeptisch zu sein, ist der Umstand, dass Kalte Fusion in der Biosphäre offenbar nicht vorkommt. Diese Reaktionen spielen sich mitten in der typischen Temperatur- und Druckumgebung von Lebewesen ab, und sowohl Metalle als auch Wasserstoff sind überall vorhanden. Die Konstruktion von Nanomaterialien, oder gar die Nutzung von Quanteneffekten (wie z.B. das Magnetfeld“sehen“ einiger Tiere) ist auch in der Tier- und Pflanzenwelt nicht völlig unbekannt. Schon kleinste Mengen zusätzlicher Wärme könnte gerade Tieren in Polarregionen (oder in der Tiefsee) helfen, kalte Monate oder nährstoffarme Zeiten besser zu überstehen als andere. Natürlich darf man nicht erwarten, dass die Evolution irgend eine Entwicklung zwingend hervorgebracht haben muss. Aber Energie steht im Mittelpunkt allen Lebens. Es gibt sogar Bakterien, die von radioaktiver Strahlung leben – warum also nicht auch von Kalter Fusion?
Meine Skepsis sollte nicht so gedeutet werden, dass ich die Kalte Fusion völlig ausschliesse. Ich würde nur zu gerne selbst Experimente dazu durchführen, einfach, um der Sache auf den Grund zu gehen. Die Idee, mit einfachsten Mitteln das scheinbar unereichliche Ziel der nutzbaren Kernfusion zu erreichen, hat einfach eine grosse Faszination. Gut möglich, dass es unzähligen anderen Wissenschaftlern genauso ergangen ist, und dies alleine ausreicht, um das anhaltende Interesse zu erklären.
[i]UPDATE: Schwedische Physiker von der Universität Uppsala wollen bestätigt haben, dass dem Prozess eine nukleare Reaktion zugrunde liegen soll: Swedish physicists on the E-cat:
“It’s a nuclear reaction”. Was mich allerdings etwas skeptisch macht, ist, dass das Nickel-Eisen-Kupfer-Pulver, das angeblich im Reaktor benutzt wurde, diese Elemente in natürlichen Verhältnissen enthält. Man würde erwarten, dass sich die Isotopenverhältnisse – sollte es sich wirklich um nukleare Reaktionen handelt, gegenüber den natürlichen Häufigkeiten verändern.[/i]
http://www.lenr-canr.org Tummelplatz der LENR/CANR Experten.
Excess Heat – Why Cold Fusion Prevailed Ein frei zugängliches Buch über die Entwicklung der Kalten Fusion.
Bericht der Defense Intelligence Agency der USA zum Stand der Forschung in der Kalten Fusion
Abstract zu einem Vortrag an einer Konferenz über Kalte Fusion
Arxiv-Preprint zur Widom-Larsen-Theorie
Blacklight Power
Rossi’s Blog, das Journal of Nuclear Physics
Zusammenfassender Nextbigfuture.com-Artikel zur Rossi Apparatur
Energiebilanzrechnung zur Rossi Apparatur, suchen nach „Calorimetry in the Rossi Experiment“