Fusión de burbujas

La fusión de burbujas es el nombre no técnico de una reacción de fusión nuclear que, según la hipótesis, ocurre dentro de burbujas de gas colapsantes extraordinariamente grandes creadas en un líquido durante la cavitación acústica . El nombre más técnico es sonofusión . ^{[ 1 ]}

El término se acuñó en 2002 con la publicación de un informe de Rusi Taleyarkhan y colaboradores que afirmaban haber observado evidencia de sonofusión. Esta afirmación pronto generó controversia, incluyendo acusaciones que iban desde errores experimentales hasta fraude académico. Las publicaciones posteriores que alegaban una verificación independiente de la sonofusión también fueron muy polémicas.

Finalmente, una investigación de la Universidad de Purdue determinó que Taleyarkhan había falsificado la verificación independiente y había incluido a un estudiante como coautor de un artículo sin que este hubiera participado en la investigación. Posteriormente, fue destituido de su cátedra. Uno de sus financiadores, la Oficina de Investigación Naval, revisó el informe de Purdue y le prohibió recibir fondos federales durante 28 meses. ^{[ 2 ]}

La patente estadounidense 4,333,796, ^{[ 3 ]} presentada por Hugh Flynn en 1978, parece ser la referencia documentada más antigua a una reacción de tipo sonofusión.

En la edición del 8 de marzo de 2002 de la revista _científica 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 ) mostraron mediciones de tritio y emisión 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 origen era la fusión causada por el calor y la presión dentro de las burbujas en colapso. ^{[ 4 ]}

Los resultados fueron tan sorprendentes que el Laboratorio Nacional de Oak Ridge solicitó a dos investigadores independientes, D. Shapira y MJ Saltmarsh, que repitieran el experimento utilizando equipos de detección de neutrones más sofisticados . Informaron que la liberación de neutrones era consistente con una coincidencia aleatoria. ^{[ 5 ] [ 6 ]} Una refutación de Taleyarkhan y los demás autores del informe original argumentó que el informe de Shapira y Saltmarsh no tuvo en cuenta diferencias significativas en la configuración experimental, incluyendo más de una pulgada de blindaje entre el detector de neutrones y la acetona sonoluminiscente. Según Taleyarkhan et al. , al considerar adecuadamente esas diferencias, los resultados eran consistentes con la fusión. ^{[ 7 ]}

Ya en 2002, mientras el trabajo experimental aún estaba en curso, Aaron Galonsky, de la Universidad Estatal de Michigan, expresó en una carta a la revista Science ^{[ 8 ]} dudas sobre la afirmación del equipo de Taleyarkhan. En opinión de Galonsky, los neutrones observados tenían una energía demasiado alta para provenir de una reacción de fusión deuterio -deuterio (dd). En su respuesta (publicada en la misma página), el equipo de Taleyarkhan presentó contraargumentos detallados y concluyó que la energía era "razonablemente cercana" a la esperada para una reacción de fusión.

En febrero de 2005, la serie documental Horizon encargó a dos destacados investigadores de sonoluminiscencia, Seth Putterman ^{[ 9 ]} y Kenneth S. Suslick , que reprodujeran el trabajo de Taleyarkhan. Utilizando 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. ^{[ 10 ] [ 11 ]}

En 2004, el grupo de Taleyarkhan publicó nuevos informes sobre la fusión de burbujas, afirmando que los resultados de experimentos anteriores se habían replicado bajo condiciones experimentales más rigurosas. ^{[ 12 ] [ 13 ]} Estos resultados diferían de los originales, ya que se afirmaba que la fusión se producía durante periodos de tiempo más prolongados que los reportados previamente. El informe original solo mencionaba la emisión de neutrones desde el colapso inicial de la burbuja tras su nucleación, mientras que este informe afirmaba la emisión de neutrones muchos ciclos acústicos después.

En julio de 2005, dos estudiantes de Taleyarkhan en la Universidad de Purdue publicaron evidencia que confirmaba el resultado anterior. Utilizaron 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. ^{[ 14 ] [ 15 ]} Un artículo en Nature planteó dudas sobre la validez de la investigación y quejas de sus colegas de Purdue (véase el análisis completo en otra parte de esta página). ^{[ 16 ] [ 17 ]} Se presentaron cargos por mala conducta y la Universidad de Purdue abrió una investigación. En 2008, concluyó que el nombre de Taleyarkhan debería haber aparecido en la lista de autores debido a su profunda participación en muchas etapas de la investigación, que añadió un autor que en realidad no había participado en el artículo solo para superar la crítica de un revisor, y que esto formaba parte de un intento de "falsificar el registro científico mediante la afirmación de una confirmación independiente". La investigación no abordó la validez de los resultados experimentales. ^{[ 18 ]}

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. ^{[ 19 ]}

En noviembre de 2006, en medio de acusaciones sobre los estándares de investigación de Taleyarkhan, dos científicos visitaron el laboratorio de investigación de fluidos metaestables de la Universidad de Purdue para medir neutrones, utilizando el equipo de Taleyarkhan. El Dr. Edward R. Forringer y los estudiantes de pregrado David Robbins y Jonathan Martin de la Universidad de LeTourneau presentaron dos trabajos en la Reunión de Invierno de la Sociedad Nuclear Estadounidense que informaban sobre la replicación de la emisión de neutrones. Su configuración experimental era similar a experimentos anteriores, ya que utilizaba una mezcla de acetona deuterada, benceno deuterado , tetracloroetileno y nitrato de uranilo . Cabe destacar, sin embargo, que funcionaba sin una fuente externa de neutrones y utilizaba dos tipos de detectores de neutrones . Afirmaron que un detector de centelleo líquido medía niveles de neutrones a 8 desviaciones estándar por encima del nivel de fondo, mientras que los detectores de plástico medían niveles a 3,8 desviaciones estándar por encima del fondo. Cuando se realizó el mismo experimento con un líquido de control no deuterado , las mediciones estuvieron dentro de una desviación estándar del fondo, lo que indica que la producción de neutrones solo ocurrió durante la cavitación del líquido deuterado. ^{[ 20 ] [ 21 ] [ 22 ] [ 23 ]} William M. Bugg, profesor emérito de física en 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. ^{[ 23 ]} Taleyarkhan afirmó que estas visitas contaban como replicaciones independientes por expertos, pero Forringer reconoció más tarde que no era un experto, y Bugg dijo más tarde que Taleyarkhan realizó los experimentos y que él solo los observó. ^{[ 24 ]}

En marzo de 2006, Nature publicó un informe especial que ponía en duda la validez de los resultados de los experimentos de Purdue. ^{[ 16 ]} El informe cita a Brian Naranjo de la Universidad de California, Los Ángeles, en el sentido de que el espectro de energía de neutrones reportado en el artículo de 2006 de Taleyarkhan, et al. era estadísticamente inconsistente con los neutrones producidos por la reacción de fusión propuesta y, en cambio, altamente consistente con los neutrones producidos por la desintegración radiactiva del Californio 252 , un isótopo comúnmente utilizado como fuente de neutrones de laboratorio . ^{[ 24 ] [ 25 ]}

La respuesta de Taleyarkhan et al. , publicada en Physical Review Letters , intenta refutar la hipótesis de Naranjo sobre la causa de los neutrones detectados. ^{[ 26 ]}

Tsoukalas, director de la Escuela de Ingeniería Nuclear de Purdue, y varios de sus colegas en Purdue, convencieron a Taleyarkhan para que se trasladara a Purdue e intentara una replicación conjunta. En el informe de Nature de 2006 , detallan varios problemas preocupantes al intentar colaborar con Taleyarkhan. Este informó resultados positivos a partir de un conjunto de datos brutos, pero sus colegas también habían examinado dicho conjunto y este solo contenía resultados negativos. Nunca les mostró a sus colegas los datos brutos correspondientes a los resultados positivos, a pesar de las reiteradas solicitudes. Trasladó el equipo de un laboratorio compartido a su propio laboratorio, impidiendo así la revisión por parte de sus colegas, y no dio ninguna advertencia ni explicación previa para el traslado. Taleyarkhan convenció a sus colegas de que no debían publicar un artículo con sus resultados negativos. Posteriormente, Taleyarkhan insistió en que el comunicado de prensa de la universidad presentara su experimento como "revisado por pares" e "independiente", cuando los coautores trabajaban en su laboratorio bajo su supervisión y sus colegas de la facultad no tenían permitido revisar los datos. En resumen, los colegas de Taleyarkhan en Purdue dijeron que él puso obstáculos a la revisión por pares de sus experimentos y tenían serias dudas sobre la validez de la investigación. ^{[ 16 ] [ 17 ]}

Nature también reveló que no se había seguido el proceso de revisión por pares anónima y que la revista Nuclear Engineering and Design no era independiente de los autores. Taleyarkhan era coeditor de la revista, y el artículo solo fue revisado por pares por su coeditor, con el conocimiento de Taleyarkhan. ^{[ 17 ]}

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 Oficina de Patentes de los Estados Unidos rechazó la patente en 2005. El examinador calificó el experimento como una variación de la desacreditada fusión fría , concluyó que no existía "ninguna evidencia fidedigna que respaldara las alegaciones o afirmaciones de que la invención fuera capaz de funcionar como se indicaba" y determinó que no había suficientes detalles para que otros pudieran replicar la invención. El campo de la fusión adolecía de muchas afirmaciones erróneas, por lo que el examinador solicitó pruebas adicionales de que la radiación se generaba por fusión y no por otras fuentes. No se presentó una apelación porque el Departamento de Energía había retirado la solicitud en diciembre de 2005. ^{[ 27 ]}

Las dudas entre el profesorado de Ingeniería Nuclear de la Universidad de Purdue sobre la veracidad de los resultados positivos reportados en los experimentos de sonofusión realizados allí impulsaron a la universidad a iniciar una revisión de la investigación, llevada a cabo por la Oficina del Vicerrector de Investigación de Purdue. En un artículo del 9 de marzo de 2006 titulado "Se cuestiona la evidencia de la fusión de burbujas", Nature entrevistó a varios colegas de Taleyarkhan que sospechaban que algo andaba mal. ^{[ 28 ]}

El 7 de febrero de 2007, la administración de la Universidad de Purdue determinó que "la evidencia no respalda las acusaciones de mala conducta en la investigación y que no se justifica una investigación adicional de las acusaciones". Su informe también declaró que "un debate vigoroso y abierto sobre los méritos científicos de esta nueva tecnología es el enfoque más apropiado en adelante". ^{[ 29 ] [ 30 ]} Para verificar que la investigación se llevó a cabo correctamente, el representante de la Cámara Brad Miller solicitó copias completas de sus documentos e informes antes del 30 de marzo de 2007. ^{[ 31 ]} Su informe al Congreso concluyó que "Purdue se desvió de sus propios procedimientos al investigar este caso y no llevó a cabo una investigación exhaustiva"; en respuesta, Purdue anunció que reabriría su investigación. ^{[ 32 ]}

En junio de 2008, un equipo multiinstitucional que incluía a Taleyarkhan publicó un artículo en Nuclear Engineering and Design para "aclarar conceptos erróneos generados por una publicación web de la UCLA que sirvió de base para el artículo de Nature de marzo de 2006", según un comunicado de prensa. ^{[ 33 ]}

El 18 de julio de 2008, la Universidad de Purdue anunció que un comité con miembros de cinco instituciones había investigado 12 acusaciones de mala conducta en la investigación contra Rusi Taleyarkhan. Concluyó que dos acusaciones eran fundadas: que Taleyarkhan había afirmado una confirmación independiente de su trabajo cuando, en realidad, las supuestas confirmaciones fueron realizadas por antiguos alumnos de Taleyarkhan y no fueron tan "independientes" como él insinuaba, y que Taleyarkhan había incluido el nombre de un colega en uno de sus artículos que en realidad no había participado en la investigación ("la única motivación aparente para la inclusión del Sr. Bugg fue el deseo de superar la crítica de un revisor", concluyó el informe). ^{[ 18 ] [ 34 ]}

La apelación de Taleyarkhan contra las conclusiones del informe fue rechazada. Afirmó que las dos acusaciones de mala conducta eran cuestiones administrativas triviales y no guardaban relación con el descubrimiento de la fusión nuclear de burbujas ni con la ciencia subyacente, y que «todas las acusaciones de fraude y falsificación han sido desestimadas por inválidas y sin fundamento, lo que respalda la solidez de la ciencia subyacente y los datos experimentales». ^{[ 35 ]} Un investigador consultado por el LA Times declaró que el informe no había aclarado si la fusión de burbujas era real o no, pero que la baja calidad de los documentos y las dudas que planteaba habían destruido la credibilidad de Taleyarkhan ante la comunidad científica. ^{[ 36 ]}

El 27 de agosto de 2008, fue despojado de su cátedra Arden Bement Jr. y se le prohibió dirigir tesis de estudiantes de posgrado durante al menos los próximos 3 años. ^{[ 35 ] [ 37 ]}

A pesar de las conclusiones en su contra, Taleyarkhan recibió una subvención de 185 000 dólares 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 recibir fondos federales estadounidenses durante 28 meses, hasta septiembre de 2011. Durante ese período, su nombre figuró en la «Lista de Partes Excluidas» para impedirle recibir más subvenciones de cualquier organismo gubernamental. ^{[ 2 ]}

• Fusión fría
• Lista de temas relacionados con la energía
• Mecanismo de sonoluminiscencia

• Seife, Charles (noviembre de 2009). «Bubble Trouble» . Sun in a Bottle: The Strange History of Fusion and the Science of Wishful Thinking . Penguin. págs. 171–200 . ISBN  978-0-14-311634-9Consultado el 24 de septiembre de 2011 .
• "Investigación sobre fusión de burbujas bajo escrutinio" , IEEE Spectrum , mayo de 2006
• Peplow, MARK (10 de enero de 2006). "La fusión de escritorio vuelve a estar sobre la mesa; un físico afirma tener datos definitivos, pero ¿se pueden replicar?". Nature News . doi : 10.1038/news060109-5 .
• "Experimento de sonofusión produce resultados sin fuente externa de neutrones" PhysOrg.com , 27 de enero de 2006
• "Fusión de burbujas: desmintiendo la exageración" , Nature online, 8 de marzo de 2006 — Nature revela serias dudas sobre los informes de fusión en burbujas que colapsan (se requiere suscripción).
• "Se reaviva la polémica sobre Fusion" BBC News, 5 de marzo de 2002
  • "El experimento de fusión decepciona" BBC News, 2 de julio de 2002
• Novedades, 10 de marzo de 2006 – replicaciones fallidas
• Enlace obsoleto en archive.today (archivado el 8 de agosto de 2007)
• "¿Fusión práctica o solo una burbuja?" , Kenneth Chang, The New York Times , 27 de febrero de 2007