Külm tuumasüntees - pettus või sajandi läbimurre?

 (38)
valgus
Foto: Andres Putting

Kui kaks keemikut lubasid 20 aasta eest maailmale piiramatut energiaallikat, näis see sajandi suurima läbimurdena. Innustunud järeleproovijate katsetused aga jooksid kõik tühja ja imerohi – nõndanimetatud külmfusioon – langes põlu alla. Ent nüüd on tekkinud uus lootus.

Pressikonverents pole teadusmaailmas just tavaline viis uutest avastustest teada andmiseks. Pigem vastupidi: reeglipärane asjade käik näeb ette, et uurimistöö peab läbima asjatundjate kriitika kadalipu ning nägema ilmavalgust mõnes teadusajakirjas. Alles siis tunnistab kogukond selle teaduse osaks ja lubab edusammu laialt kuulutama hakata, kirjutab ajakiri Tarkade Klubi.

Avastus, mille keemikud Stanley Pons and Martin Fleischmann 20 aasta eest tegid, näis aga nõnda revolutsiooniline, et ei kannatanud oodata ametlikku ja aeglast avalikustamise kulgu. 23. märtsil 1989 kutsus Utah ülikool, kus Pons töötas, kokku ajakirjanikud, et teada anda: leitud on uus ja ammendamatu energiaallikas.

Revolutsiooni nimi oli külmfusioon või külm tuumasüntees, teisisõnu toatemperatuuril aset leidev aatomituumade ühinemine. Fusioon on sama protsess, mis kütab meie Päikest ja kõiki teisi tähti: enamasti ühinevad kahe vesiniku aatomi tuumad, andes tulemuseks heeliumi. Protsessi juures vabaneb tohutu energia, mis jõuab Maale soojuse ja valgusena.

Seotud lood:

Inimene on suutnud seda Maa peal järele teha küll, kuid vaid tohutu kõrgete temperatuuride ja ülitugeva magnetvälja juures. Seadet, mis suudaks termotuumareaktsioonist energiat toota rohkem kui ise ära kulutab, pole igatahes senini suudetud ehitada.

Ja äkitselt ütlevad kaks teadlast, et on suutnud tuumade ühinemist tekitada tavalises keemialaboris, väga lihtsate vahenditega, ilma mingite eriliste nippideta. Sensatsioon! Sisuliselt tähendab avastus piiramatus koguses puhast energiat kogu maailmale ja muudab kardinaalselt kogu meie elulaadi ja maailmakorraldust.

Uudis levis kulutulena üle maailma ja nagu erakordsed väited ikka, tekitas nii vaimustust kui ka umbusku. Sotsioloogid on kirjeldanud, kuidas pressikonverents käivitas teadlaste seas täiesti uutmoodi võrgustiku. Kuna tavapärast infoallikat, meetodeid kirjeldavat peatükki teadusartiklis, kellegi käsutuses polnud, hakkasid uurimisrühmad katset kordama vähegi kättesaadava info alusel. Vahetati e-kirju, uuriti kolleegide kogemusi, katseseadmeid ehitati isegi uudisklippides nähtu põhjal.

Seade ise oli lihtne elektrolüüsija, mis läbistas vooluga rasket vett. Kui tavalise vee koostises oleval vesinikul on tuumas vaid prooton, siis raske vee puhul asendab tavalist vesinikku raske vesinik ehk deuteerium, millel prootoni kõrval on tuumas ka üks neutron.

Võtmetähtsusega olid pallaadiumelektroodid, mis Utah' ülikooli keemiaprofessori Pons ja tema Inglismaal Southamptoni ülikoolis töötava kolleegi Fleischmanni sõnul sundisid deuteeriumituumi ühinema.

Reaktsioonist andsid tunnistust eralduvad neutronid, samuti nõndanimetatud liigse soojuse teke ja heeliumi leidumine.

Kirjeldatud efekti püüdsid koheselt korrata kümned uurimisrühmad kogu maailmast, isegi praguneva raudse eesriide taguses Eestis.

Tänane Riigikogu liige, tollal värskelt Tartu ülikooli keemikuna lõpetanud Marek Strandberg on eessõnas Carl Sagani raamatu «Deemonitest vaevatud maailm» eestikeelsele tõlkele meenutanud, kuidas temagi koos Tartu Füüsikainstituudi teaduri Priit Truusaluga maailma haaranud külmfusiooni vaimustusse nakatus.

«Ega meiegi polnud Eestis ainsad, keda sedalaadi uurimistöö oli ahvatlenud. Ühes Tallinnagi uurimisasutuses süveneti külmsünteesi temaatikasse ja sealsete inimestega suheldes kuulsime neiltki salapära ja eufemismidega vürtsitatud jutte õnnestumistest,» kirjutab Strandberg.

«Meie ehitatud reaktorist ei tulnud aga ainsatki oodatud neutronit. Ainult ühel korral märkasime teatud perioodi tagant neutronite jälgi, kuid nende põhjustajaks olid ilmselt üle instituudi lendavad Nõukogude pommilennukid Tartu lennuväljalt.»

Ajakirja Tarkade Klubi juulinumbris:
• Uus võidujooks Kuule
• Kuhu jääb universaalne gripivaktsiin?
• Kosmos Eesti elu edendamas
• Milliseid väärtusi peidab veel Eesti maapõu?
• Külma fusiooni tagasitulek
• Poltaava lahing muutis Euroopa nägu

Esimestel kuudel saabus ohtralt vastuolulisi teateid. Oli nii neid, kes teatasid samuti võidukalt õnnestumisest, aga ka neid, kes mitte kuidagi ei leidnud tõendeid tuumasünteesi toimumisest.

Mai alguses kogunes tõendeid uurima Ameerika Füüsika Selts. Pons ja Fleischmanni väiteid langesid seal terava kriitika alla ning mehi endid süüdistati ebakompetentsuses. Tulid nad avalikkuse ette ju enne, kui olid oma katsetulemusi piisavalt kontrollinud, lisaks olid mõlemad tuumaosakeste mõõtmise alal kogenematud.

Nii originaalkatse kui ka õnnestumist väitvate korduste puhul leiti puudusi eksperimendi juures kasutatud tehnika või mõõtmiste osas. Suur osa juhtivatest füüsikutest leidis, et väide külmfusioonist on alusetu.

Asju uurinud USA energeetikaministeeriumi töörühm jõudis sama aasta oktoobris samale tulemusele, abiks muu hulgas Massachusettsi Tehnikainstituudi teadlaste leid, et tõendina pakutud gammakiirguse spektri analüüsis on oluline viga.

Suure osa teadlaste jaoks oli külmfusioon sellega maha maetud. Kuid üksikud ei andnud alla. Mõned aastad tegeles uurimistööga veel Utah ülikool, seejärel kolisid Pond ja Fleischmann Prantsusmaale. Riikidest rahastas külmfusiooni uuringuid enim Jaapan, kuid aastatuhande vahetuseks loobusid lõpuks ka nemad.

Sestsaadik on kõik külma tuumasünteesiga seonduv olnud teadusilmas tundlik teema, kõikudes parateaduse piiril. Ühelt poolt levivad vandenõuteooriad, nagu oleks külmfusiooni kui piiramatu ja odava energiaallika «tapmine» olnud termotuumafüüsikaga tegelevate teadlaste või naftafirmade või mõningate valitsuste huvides (või keda iganes parasjagu  maailmavalitsemise kavades vaja süüdistada on), teisalt on kartus kolleegide kõõrdpilkude ees hoidnud tõsiseid teadlasi eemal edasiste uuringute läbiviimisest.

Külmfusiooni nimetust saatva halva maine valguses on praegused uurijad asunud tegutsema vähempretensioonika termini all, kõneldes madala energiaga tuumareaktsioonidest (low-energy nuclear reactions, LENR). Ning paljulubavaid teateid tuleb endiselt aeg-ajalt, kuigi ükski neist pole suutnud valitsevat skepsist kuigivõrd murendada.

Näiteks on väidetud, et atsetooni pommitamine kõrgsageduslike helidega tekitab lahuses mulle ja nende lõhkemine käivitab tuumasünteesi. Ent sellegi katse puhul on Purdue ülikooli insener Rusi Taleyarkhan ainus, kellel õnnestunud nähtust täheldada, kõigi teiste eksperimendid jäävad oodatud tulemuseta.

Kui ilmus üks artikkel, mis näis nn sonofusioonile andvat sõltumatu kinnituse, selgus uurimise käigus, et nende eksperimentide juures oli Taleyarkhani käsi tugevalt mängus. Selle tagajärjel jäi professor eelmisel aastal süüdi väärkäitumises, mis ei luba paljude arvates tema väiteid tõsiselt võtta.

Sonofusioon siiski ei käi klassikalise külma tuumasünteesi alla, sest teooria kohaselt tekitab mullide lõhkemine piisavalt kõrge temperatuuri, saamaks jagu tuumade ühemärgilisest laengust tulenevast tõukejõust. Külmfusioon peaks toimima aga toatemperatuuril.

Külmfusiooni võimaluse pooldajad on oma katsetes jäänud truuks arvamusele, et võti peitub deuteeriumi ja pallaadiumi koosmõjus. Aasta eest kutsus Osaka ülikooli emeriitprofessor Yoshiaki Arata kokku arvukalt ajakirjanikke ja kolleeg, et demonstreerida oma eksperimenti. Ta juhtis gaasilist deuteeriumi seadmesse, kus oli pallaadiumi ja tsirkooniumdioksiidi segu. Pärast gaasivoolu lakkamist jäi anuma sees temperatuur kuni paariks päevaks ümbritsevast kõrgemaks. Märk tuumade fusioonist, usub Arata.

Soojuse tekkimise kõrval hinnatakse tuumade ühinemise tõendina neutronite eraldumist, pealegi on nendelt energia kogumine üks võimalik energiatootmise viise. Tänavusel Ameerika Keemia Ühingu kevadkonverentsil, mis muu hulgas meenutas rea ettekannetega 20 aasta möödumist Ponsi ja Fleischmanni kurikuulsat pressikonverentsi, käidi välja seni tugevaim tõend.

Pamela Mosier-Boss San Diegos asuvast USA mereväe uurimisasutusest SPAWAR kinnitas, et on eralduvad neutronid saanud esimest korda pildile. Mosier-Boss ja ta kolleegid elektrolüüsisid pallaadiumkloriidi ja raske vee segu. Osakeste püüdmiseks kasutatud erilist plastikut CR-39 mikroskoobiga uurides nägid nad iseloomulikke kolmeosalisi märke, jälgi osakestest, mis tekkisid arvatavasti neutroni kokkupõrkel plastikuga.

Ajakirjas Naturwissenschaft ilmunud uurimust peavad asjatundjad igati korrektseks, ent kas see ikka tõestab külmfusiooni? Mosier-Boss usub, et nähtud neutronid pärinevad tuumasünteesi reaktsioonist, teised kahtlevad.

Näiteks ajakirja New Energy Times toimetaja Steven Krivit, kes on külmfusiooni poleemikal algusest peale silma peal hoidnud, hoiatab liigsete ootuste eest. «Nende tuumasünteesi hüpotees on savijalgadel,» ütles ta ajakirjale New Scientist. «Kerge on laskuda füüsikafantaasiatesse ja see juhib kahjuks tähelepanu kõrvale nende muidu suurepäraselt uurimuselt.»

Temagi eelistab rääkida lihtsalt madala energiaga tuumareaktsioonidest ja oletab, et tuumasünteesi asemel võib tegu olla mõne muu, seni tundmatu reaktsiooniga.

Eksperimentide tulemused on senini seega vaieldavad, ühed näevad tõendeid tuumasünteesist, teised mitte. Ent teooria koha peal haigutab senini suur tühjus, keegi ei oska seletada, miks või kuidas peaks aatomituumad toatemperatuuril ühinema. Või milline muu nähtus võiks neid efekte seletada.

Ja kui sellel rindel ka lähematel aastatel edusamme tehakse, jääb õhku siiski üks oluline küsimus: kas ükski neist protsessidest on selline, mille abil saab energiat toota? Kas täitub kunagi uue ja ammendamatu energiaallika lubadus, millega Pons ja Fleischmann 20 aastat tagasi areenile astusid?

Selle uskujaid on veel vähem, kui neid, kelle arvates kõik nähtud eksperimendid tõepoolest millelegi uuele viitavad.