Fusión de burbujas

Izquierda a derecha: formación de burbujas; expansión lenta; contracción rápida y repentina; presunto evento de fusión.

Fusión de burbujas es el nombre no técnico de una reacción de fusión nuclear que, según la hipótesis, se produce dentro de burbujas de gas extraordinariamente grandes que colapsan creadas en un líquido durante la cavitación acústica. El nombre más técnico es sonofusion.

El término se acuñó en 2002 con la publicación de un informe de Rusi Taleyarkhan y sus colaboradores que afirmaban haber observado pruebas de sonofusión. El reclamo se vio rápidamente rodeado de controversia, incluidas acusaciones que iban desde un error experimental hasta un fraude académico. Las publicaciones posteriores que reclamaban la verificación independiente de la sonofusión también fueron muy controvertidas.

Finalmente, una investigación de la Universidad de Purdue descubrió que Taleyarkhan se había involucrado en la falsificación de una verificación independiente y había incluido a un estudiante como autor en un artículo cuando no había participado en la investigación. Posteriormente fue despojado de su cátedra. Uno de sus patrocinadores, la Oficina de Investigación Naval, revisó el informe de Purdue y le prohibió recibir fondos federales durante 28 meses.

Experimentos originales

Dispositivo de sonofusión usado por Rusi Taleyarkhan. 1. Bomba de vacío 2. Scintillador líquido 3. Fuente Neutron 4. Generador de onda acústica 5. Cámara de ensayo con fluido 6. Micrófono 7. Tubo fotomultiplica 8. Dos átomos de deuterio collide 8a. Posible evento de fusión que crea Helio y un neutron 8b. Posible evento de fusión crear Tritium y un protón

La patente estadounidense 4.333.796, 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 revisada por pares Science, Rusi P. Taleyarkhan y sus colegas del Laboratorio Nacional de Oak Ridge (ORNL) informaron que los experimentos de cavitación acústica realizados con acetona deuterada (C₃D6O) mostró mediciones de tritio y salida 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.

Oak Ridge falló en la replicación

Los resultados fueron tan sorprendentes que el Laboratorio Nacional de Oak Ridge pidió a dos investigadores independientes, D. Shapira y M. J. Saltmarsh, que repitieran el experimento utilizando equipos de detección de neutrones más sofisticados. Informaron que la liberación de neutrones fue consistente con una coincidencia aleatoria. Una refutación de Taleyarkhan y los otros autores del informe original argumentaron que el informe de Shapira y Saltmarsh no tuvo en cuenta las diferencias significativas en la configuración experimental, incluida más de una pulgada de protección 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.

Ya en 2002, mientras el trabajo experimental aún estaba en progreso, Aaron Galonsky de la Universidad Estatal de Michigan, en una carta a la revista Science expresó dudas sobre el reclamo hecho por el equipo Taleyarkhan. En opinión de Galonsky, los neutrones observados tenían una energía demasiado alta para ser de una reacción de fusión de deuterio-deuterio (d-d). En su respuesta (publicada en la misma página), el equipo de Taleyarkhan proporcionó contraargumentos detallados y concluyó que la energía era "razonablemente cercana" al que se esperaba de una reacción de fusión.

En febrero de 2005, la serie documental Horizon encargó a dos destacados investigadores de sonoluminiscencia, Seth Putterman y Kenneth S. Suslick, que reprodujeran el trabajo de Taleyarkhan. Usando 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.

Informes posteriores de replicación

En 2004, el grupo Taleyarkhan publicó nuevos informes sobre la fusión de burbujas, afirmando que los resultados de experimentos anteriores se habían replicado en condiciones experimentales más estrictas. Estos resultados diferían de los resultados originales en que se afirmaba que la fusión se producía en tiempos más prolongados que los informados anteriormente. El informe original solo afirmaba la emisión de neutrones del colapso inicial de la burbuja después de la nucleación de la burbuja, mientras que este informe afirmaba la emisión de neutrones 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. Usaron 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 sonoluminiscencia de neutrones. Un artículo en Nature planteó cuestiones sobre la validez de la investigación y las quejas de sus colegas de Purdue (consulte el análisis completo en otra parte de esta página). Se presentaron cargos de mala conducta y la Universidad de Purdue abrió una investigación. Concluyó en 2008 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 uno. 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.

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.

En noviembre de 2006, en medio de acusaciones relacionadas con los estándares de investigación de Taleyarkhan, dos científicos diferentes visitaron el laboratorio de investigación de fluidos metaestables de la Universidad de Purdue para medir neutrones con el equipo de Taleyarkhan. El Dr. Edward R. Forringer y los estudiantes universitarios David Robbins y Jonathan Martin de la Universidad LeTourneau presentaron dos documentos en la reunión de invierno de la Sociedad Nuclear Estadounidense que informaron sobre la replicación de la emisión de neutrones. Su configuración experimental fue similar a los experimentos anteriores en el sentido de que utilizó una mezcla de acetona deuterada, benceno deuterado, tetracloroetileno y nitrato de uranilo. Cabe destacar, sin embargo, que operaba sin una fuente de neutrones externa y utilizaba dos tipos de detectores de neutrones. Afirmaron que un detector de centelleo líquido midió niveles de neutrones a 8 desviaciones estándar por encima del nivel de fondo, mientras que los detectores de plástico midieron niveles a 3,8 desviaciones estándar por encima del fondo. Cuando se realizó el mismo experimento con líquido de control no deuterado, las mediciones estuvieron dentro de una desviación estándar del fondo, lo que indica que la producción de neutrones solo se había producido durante la cavitación del líquido deuterado. 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. Taleyarkhan afirmó que estas visitas contaban como réplicas independientes realizadas por expertos, pero Forringer luego reconoció que no era un experto, y Bugg dijo más tarde que Taleyarkhan realizó los experimentos y que solo había observado.

Informe de la naturaleza

En marzo de 2006, Nature publicó un informe especial que cuestionaba la validez de los resultados de los experimentos de Purdue. El informe cita a Brian Naranjo de la Universidad de California, Los Ángeles, en el sentido de que el espectro de energía de neutrones informado en el artículo de 2006 por Taleyarkhan, et al. era estadísticamente inconsistente con los neutrones producidos por la reacción de fusión propuesta y, en cambio, muy consistente con los neutrones producidos por la desintegración radiactiva del californio 252, un isótopo comúnmente utilizado como fuente de neutrones de laboratorio.

La respuesta de Taleyarkhan et al., publicada en Physical Review Letters, intenta refutar la hipótesis de Naranjo sobre la causa de los neutrones detectados.

Tsoukalas, director de la Escuela de Ingeniería Nuclear de Purdue, y varios de sus colegas en Purdue, habían convencido a Taleyarkhan de mudarse a Purdue e intentar una réplica conjunta. En el informe Nature de 2006, detallan varios problemas problemáticos al intentar colaborar con Taleyarkhan. Informó resultados positivos de cierto conjunto de datos sin procesar, pero sus colegas también habían examinado ese conjunto y solo contenía resultados negativos. Nunca mostró a sus colegas los datos en bruto correspondientes a los resultados positivos, a pesar de varias solicitudes. Trasladó el equipo de un laboratorio compartido a su propio laboratorio, lo que impidió la revisión por parte de sus colegas, y no dio ninguna advertencia previa ni explicación por el traslado. Taleyarkhan convenció a sus colegas de que no deberían publicar un artículo con sus resultados negativos. Taleyarkhan luego 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 en la facultad no tenían permitido revisar los datos. En resumen, los colegas de Taleyarkhan en Purdue dijeron que puso obstáculos a la revisión por pares de sus experimentos y tenían serias dudas sobre la validez de la investigación.

Nature también reveló que no se había seguido el proceso de revisión anónima por pares y que la revista Nuclear Engineering and Design no era independiente de los autores. Taleyarkhan fue coeditor de la revista, y el artículo solo fue revisado por pares por su coeditor, con el conocimiento de Taleyarkhan.

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 fusión fría desacreditada, encontró que no había "ninguna evidencia acreditada registrada para respaldar ninguna alegación o afirmación de que la invención es capaz de operar como se indica", y encontró que no había suficiente detalle para que otros repliquen la invención. El campo de la fusión sufría de muchas afirmaciones defectuosas, por lo que el examinador solicitó pruebas adicionales de que la radiación se generó a partir de la fusión y no de otras fuentes. No se presentó una apelación porque el Departamento de Energía había desestimado el reclamo en diciembre de 2005.

Dudas pronta investigación

Las dudas entre los profesores de Ingeniería Nuclear de la Universidad de Purdue sobre si los resultados positivos informados de los experimentos de sonofusión realizados allí eran veraces llevaron a la universidad a iniciar una revisión de la investigación, realizada por la Oficina del Vicepresidente de Purdue. Presidente de Investigación. En un artículo del 9 de marzo de 2006 titulado "Evidencia de fusión de burbujas cuestionada", Nature entrevistó a varios de los colegas de Taleyarkhan que sospechaban que algo andaba mal.

El 7 de febrero de 2007, la administración de la Universidad de Purdue determinó que "la evidencia no respalda las denuncias de mala conducta en la investigación y que no se justifica una mayor investigación de las denuncias". Su informe también indicó que "un debate abierto y enérgico sobre los méritos científicos de esta nueva tecnología es el enfoque más apropiado para avanzar". 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. Su informe ante el Congreso concluyó que 'Purdue se desvió de sus propios procedimientos al investigar este caso y no no llevar a cabo una investigación exhaustiva"; en respuesta, Purdue anunció que reabriría su investigación.

En junio de 2008, un equipo multiinstitucional que incluía a Taleyarkhan publicó un artículo en Ingeniería y diseño nuclear para "aclarar conceptos erróneos generados por una publicación web de UCLA que sirvió como base para Nature artículo de marzo de 2006", según comunicado de prensa.

El 18 de julio de 2008, la Universidad de Purdue anunció que un comité integrado por miembros de cinco instituciones había investigado 12 denuncias de mala conducta en la investigación contra Rusi Taleyarkhan. Llegó a la conclusión de que se fundaron dos alegaciones: que Taleyarkhan había reclamado una confirmación independiente de su trabajo cuando en realidad las aparentes confirmaciones fueron hechas por antiguos alumnos de Taleyarkhan y no fueron tan 'independientes'. como insinuó Taleyarkhan, y que Taleyarkhan había incluido el nombre de un colega en uno de sus documentos que en realidad no había estado involucrado en la investigación (la única motivación aparente para la incorporación del Sr. Bugg era el deseo de superar las críticas de un revisor, concluyó el informe).

Se rechazó la apelación de Taleyarkhan a las conclusiones del informe. 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 y fabricación han sido descartadas como inválidas y sin mérito, por lo que apoyando la ciencia subyacente y los datos experimentales como si estuvieran en tierra firme". Un investigador cuestionado por 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 con la comunidad científica.

El 27 de agosto de 2008, fue despojado de su cátedra Arden Bement Jr. y se le prohibió ser asesor de tesis para estudiantes graduados durante al menos los próximos 3 años.

A pesar de los hallazgos en su contra, Taleyarkhan recibió una subvención de $185,000 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 durante 28 meses, hasta septiembre de 2011, recibir fondos federales de EE. UU. Durante ese período, su nombre figuraba en la 'Lista de partes excluidas' para evitar que reciba más subvenciones de cualquier agencia gubernamental.