早在二十世纪初就有室温下氢聚变生成氦的报道。1920年,奥地利科学家Friedrich Paneth 和 Kurt Peter 就宣称因为金属钯 (Pd) 吸收氢并对氢进行了核催化,从而将氢转化成了氦。其宣称的依据是在(自钯脱附的?)氢气中探测到了氦原子。不过,这两位科学家还算诚实,1926年就撤回了声明,因为空气中,包括从液化提纯得到的氢中,本来就有氦元素的存在。1927年瑞典科学家 J .Tandberg 宣称在使用钯电极的电解池中实现了氢向氦元素的聚变并申请了专利。注意,此时离氢的同位素之一氘的发现,即1932年,还差5年呢。由氢原子聚变成氦原子,因为缺少中子这一组成部分,显然是不可能的。因为证据不足或者无法说明过程,这阶段的室温核聚变研究没有引起波澜。 冷聚变一词是1956年在报道 Luis W. Alvarez 的缪子 (muon) 催化核聚变的文章中首次提出来的。注意,缪子催化本身属于核反应的范畴,而金属钯催化核反应如何在核物理的框架下理解,确实是个难题。 时间到了1989年,新的冷聚变闹剧上演了,这次是美国犹他大学的 Stanley Pons 和英国南安普顿大学的 Martin Fleischmann 率先挑起的。他们“发现”冷聚变的实验装置很简单,就是电解水的装置,不过用的水是重水 (H2D), 电极是金属钯(图2)。通入电流,氘会在钯阴极上聚集成泡。研究者宣称,大多数时间内电流功率同电解池消耗的功率相等,从而电解池会维持在一个稳定的温度——比如30°C——上。但是,有时候电解池里的温度会突然升高到50°C。既然电流没有增加,那这引起水温突然上升的能量是哪里来的? Pons 和Fleischman 宣称他们重复了很多次,实验非常可靠。 Pons 和 Fleischman 于1988年递交的资助申请曾落到了 Steven E. Jones 的手中。Jones 玩过缪子催化的核聚变,对 Pons 和 Fleischman 的发现很感兴趣。两家课题组开始合作,并时常在犹他大学碰面交流。此间 Pons 和 Fleischman宣称他们重复测量到了无法用化学解释的额外能量(释放),Jones 则测量实验过程中放出中子的流量,双方约定1989年3月24日同时把文章投给 Nature 杂志。结果是,Pons 和 Fleischman 却于11日把文章投给了Journal of Electroanalytical Chemistry,并于23日召开了新闻发布会。Jones 在23日听到了新闻发布会的信息后,于23日把稿件传真给了 Nature。 图2. “发现”冷聚变的实验装置:用钯电极电解重水 3. 热闹的冷聚变 Pons 和 Fleischman 的发现,即用化学实验设施实现核聚变,立马在世界科学界引起了极大的反响。因为此一发现的重大经济意义与军事意义,各地科学家纷纷行动起来要重现此一重大发现,结果弄得金属钯比洛阳的纸还贵。这种情形让人想起《科学美国人》1987年第12期上的一句话:“全世界手上有炉子的人们现在都在研究超导。”实际上,1986年高温超导体此一与经验相抵触的发现的确立,正是冷聚变虽然反直觉却得到广泛响应的心理基础。Pons 和 Fleischman 也呼吁更多的研究投入以理解冷聚变背后的科学。 尽管 Pons 和 Fleischman 本人向媒体保证他们的结果经过了很多次的重复验证,一些物理学家却重复不出来测到过量热释放的结果。CERN 的某位物理学家说“西欧科学界的各种尝试都失败了。” 当然,总有人有本事顺利地重复了别人的“重大发现”。第一篇投给 Nature 的文章,虽然过了同行评议,但因为同期的大量负面结果 (negative) , 且正面结果 (positive) 又没有理论支持,结果还是给拒稿了。一些宣称成功的人也未能完全重复 Pons 和 Fleischman 的热测量结果。1989年4月10日乔治亚理工的科学家宣称测量到了中子辐射,这可是发生聚变的强证据,结果仅仅3天后该课题组又撤回了结论,说“探测器受热才给出了 false positives (生物学界的假阳性?)。接下来,正面结果和负面结果,对正面结果的质疑,以及各种解释铺天盖地而来,霎时间把个冷聚变 (cold fusion) 给做成了 fusion confusion (关于聚变的困惑)。1989年4月 Pons 和 Fleischman 发表了一份简报,提到他们测到了光子发射,但是数据很不专业,记录到的光子峰没有康普顿边,有人评论这个光子峰的报道恰恰表明他们没测量到过光子(注:跨专业容易露馅)。以后这两位就不提这茬了。 (责任编辑:本港台直播) |