La comunità scientifica apre all'E-Cat di Rossi

Sven Kullander e Hanno Essén nella redazione di Ny Teknik

Lo scorso week end ho scritto all'ingegner Mats Lewan, giornalista scientifico della rivista svedese Ny Teknik, per chiedergli l'autorizzazione a tradurre in italiano e ripubblicare su questo blog una sua intrigante intervista a due eminenti fisici svedesi, pubblicata l'ultimo 23 febbraio.
È un documento importante, in quanto mostra  chiaramente come l'Università di Bologna non sia l'unica avanguardia della comunità scientifica a guardare con estremo interesse all'invenzione dell'ingegner Andrea Rossi, quell'Energy-Catalyzer (E-Cat) che produce energia in un modo che sfida le attuali leggi della fisica nucleare.

Fusione Fredda: 
"Va presa in considerazione"

Traduzione di Daniele Passerini dell'intervista "Cold Fusion: "You have to embrace this", di Mats Lewan pubblicata sulla rivista svedese Ny Teknik - La correttezza della traduzione è stata verificata dallo stesso Mats Lawen (che parla molto bene l'italiano) e dal dottor Giuseppe Levi del Dipartimento di Fisica e Infn dell'Università di Bologna.

"Una nuova tecnologia che potrebbe risolvere i problemi energetici dell'umanità, va assolutamente presa in considerazione, almeno fino a che non possa essere respinta , così si è espresso il professore svedese Sven Kullander in una discussione scientifica sull'Energy-Catalyzer italiano. 

Ny Teknik ha invitato Sven Kullander, professore emerito dell'Università di Uppsala nonché presidente del Comitato dell'Energia presso l'Accademia Nazionale delle Scienze, e Hanno Essén, professore associato di fisica teorica e docente presso il Royal Institute of Technology svedese nonché presidente della  Skeptics Society svedese, a prendere parte a una discussione scientifica sul cosiddetto Energy-Catalyzer [E-Cat] costruito dall'ingegnere italiano Andrea Rossi.

(L'E-Cat, mostrato in funzione a Bologna lo scorso gennaio a osservatori scientifici selezionati, produce calore tramite una reazione sconosciuta. Il reattore all'interno del dispositivo viene caricato con polvere di nickel in presenza di catalizzatori segreti, e pressurizzato con idrogeno. Quando il dispositivo viene "acceso" tramite calore fornito da una resistenza elettrica, s'innesca una reazione capace di produrre circa 10 kW termici. Rossi ipotizza che l'energia derivi da una reazione nucleare in cui il nucleo del nickel cattura un protone (un nucleo di idrogeno) trasmutandosi in rame. Potrebbe trattarsi di "fusione fredda".)

NyT. Quale è stato il vostro primo pensiero quando lo avete saputo?

Essén. A colpirmi sono state le differenze rispetto al passato. Ci sono stati molti fallimenti nel campo della fusione. A partire da Pons e Fleischmann (il famoso esperimento del 1989 che non poté essere replicato) e più recentemente c'è stato anche l'annuncio di fusione nucleare indotta da cavitazione acustica, ma anche in questo caso vennero scoperti numerosi errori nel metodo sperimentale applicato.

Già, questa area di ricerca ha parecchio sofferto di incidenti simili. Ma quello che mi è sembrato diverso questa volta è che a un altro fisico, Giuseppe Levi, è stato permesso di testare il processo in modo indipendente, misurando la potenza in ingresso e in uscita. 

E la cosa sembra replicabile. E c'è un dispositivo. E ora è stata provato per un tempo più lungo. Questa è una grande differenza che sembra cruciale.

(NyT. Il 10-11 febbraio 2011, Giuseppe Levi ha eseguito un nuovo test non ufficiale dell'E-Cat di Rossi. Il test è durato 18 ore).

Kullander. Molte persone hanno creduto e sostenuto che l'esperimento di Bologna (una fusione tra un nucleo di nickel e un protone) non può generare energia, ma siccome all'inizio della mia carriera di ricercatore, misuravo la separazione dei protoni e le energie di legame negli shell più esterni del nucleo e la distribuzione delle quantità di moto (momentum) dei protoni nei nuclei fino al nickel, era facile osservare che il processo è abbastanza fattibile cinematicamente (cioè una reazione che emetta energia, qualora si verifichi).

È facile calcolarlo, ma ci siamo talmente abituati a ragionare su come ricavare energia tramite fissione e fusione, che forse potremmo avere difficoltà ad accettare un rendimento energetico da nuclei con legami forti.  

(NyT. Kullander qui si sta riferendo al fatto che le reazioni nucleari che forniscono energia culminano col ferro nella tavola periodica, perché le particelle nucleari di ferro sono più fortemente legate - l'energia di legame per particella nucleare del ferro è la più alta fra tutti gli elementi. Nelle reazioni nucleari è l'energia di legame a venir fuori: è quando le particelle sono legate più strettamente che viene rilasciata energia di legame. Quindi, viene rilasciata energia quando si spaccano nuclei di grandi dimensioni giù fino al  ferro - questo processo è chiamato fissione e viene utilizzato nelle centrali nucleari. Allo stesso modo, viene rilasciata energia quando si fondono piccoli nuclei su fino al ferro - questo processo è chiamato fusione. Questa regola, tuttavia, è valida solo per nuclei all'incirca di dimensioni simili. In questo caso vi è un nucleo di nickel, con particelle nucleari fortemente legate, e un protone solitario - il nucleo dell'atomo di idrogeno - completamente libero. Se il protone può essere catturato dal nucleo di nickel allora si legherà fortemente (e quindi il nickel si trasforma in rame) con rilascio di energia di legame. Questo è ciò che Kullander intende dicendo che la reazione è cinematicamente possibile - se realmente si verifica allora verrà rilasciata energia.)

Kullander. Poi ho pensato che è impossibile - e così sembra a quasi tutti quelli che hanno lavorato con la dinamica delle reazioni nucleari - che la reazione si verifichi tra un protone libero e un nucleo di nickel con 28 cariche positive, e quindi dev'essere successo qualcos'altro. Ma non dobbiamo escludere a priori che una reazione nucleare si svolga davvero se viene supportata da qualche catalizzatore adatto.

NyT. Kullander qui si riferisce al fatto che sia il protone sia il nucleo del nickel sono di carica positiva e quindi le forze elettrostatiche gli respingono reciprocamente. È quella che si chiama barriera di Coulomb. Secondo la maggior parte dei fisici sono necessarie temperature di milioni di gradi per dare al protone e al nickel energia cinetica sufficiente a superare la barriera di Coulomb. Poi cita alcuni fenomeni fisici e teorie, compresa la fusione catalizzata da muoni, in cui la barriera di Coulumb ha meno importanza.

Kullander. Penso che dobbiamo prendere in considerazione i fatti sperimentali e non indulgere troppo a speculare su ciò che potrebbe accadere in teoria. Dobbiamo essere sicuri che stanno facendo misurazioni e osservazioni nel modo più accurato possibile e che l'esperimento possa essere replicato da ricercatori indipendenti - cosa impossibile in questo caso visto che i catalizzatori nel dispositivo sono segreti - ma bisogna confidare che Rossi sia sincero in quello che comunica e discutendo con lui possiamo cercare di capire quanto siano affidabili le misurazioni.

Se è tutto vero, è una grande scoperta e chiunque avrebbe agito come Rossi (mantenendo alcune parti segrete).

Ma prima il brevetto deve essere approvato e devono esserci abbastanza dati - tutti i dati devono essere pubblicati in modo che ricercatori indipendenti possano replicare l'esperimento. Poi possiamo iniziare a vagliare la speculazione teorica e procedere a cercare spiegazioni.

Essén. E poi diventerà scienza. Quando si svela (il segreto) ci si farà tanta ricerca, e allora penso che lo comprenderemo pure, entro qualche anno.

NyT. Quanto considerate credibili le informazioni che sono state presentate?

Essén. È molto difficile difendersi da chi sta mentendo in questo contesto. È quasi impossibile per noi saperlo. Si prova a valutare la fisica e quindi si presuppone che i dati vengano presentati nel modo più onesto possibile.

Come fisici si fa così. Poi, come esseri umani, ci si può fare ogni genere di riflessioni sociologiche e psicologiche su cosa ci sia dietro a tutto ciò.

Ma se le informazioni date da Rossi sono valide, la cosa è sensazionale.

Kullander. Penso che hanno usato un approccio abbastanza scientifico. Ma soprattutto che hanno riscaldato un edificio e lo hanno fatto per un anno (secondo Rossi), e che hanno eseguito l'esperimento per dieci ore, solo con l'energia elettrica – 80 watt – necessaria ad alimentare la strumentazione (l'esperimento più recente fatto a Bologna il 10-11 febbraio).

In precedenza, tutti i problemi della fusione fredda stavano nella sua intermittenza, funzionava per un momento e poi non funzionava più. Ma stavolta sembra che ottengono una potenza continua e  che hanno raggiunto risultati consistenti in prove ripetute. Anche questo rende la faccenda interessante.

NyT. Entrambi avete avuto la possibilità di inviare domande via email direttamente a Rossi e ricevere risposte. Che impressione avete ricavato da questo dialogo?

Kullander. Mi ha confermato l'impressione che Rossi sia serio. Trovo sia una persona interessante con cui parlare, e trovo difficile immaginare che abbia veramente architettato una truffa.

Essén. Ho la stessa impressione. Sembra molto improbabile che si tratti di un'autentica frode.

NyT. In sostanza, quali sono le principali incertezze che vedete?

Essén. Un fisico nucleare dell'Università di Lund con cui ho parlato, Peter Ekström, pensa ci sia troppo poca emissione di gamma. (Il processo) non rientra nella normale fisica nucleare. Non basterebbero pochi centimetri di schermatura di piombo, servirebbero 80 centimetri di piombo per schermare dalla radiazione, se si si trattasse di normale fisica nucleare.

Kullander. Peter Ekström ha ragione in quest’obiezione, che l'assenza di gamma è una cosa da chiarire. La conservazione dell'energia e del momento richiede un fotone ad alta energia.

NyT. In una successiva conversazione Kullander osserva che l'energia generata, quando un protone viene catturato dal nucleo di nickel, dovrebbe essere della grandezza di 3,5 megaelettronvolt ed emessa come un fotone ad alta energia gamma. Da questo dovrebbe derivare una forte radiazione gamma anziché calore.

Rossi invece dice che la radiazione emessa è debole, derivando da un tipo di decadimento che ha a che fare con le cosiddette interazioni deboli.

NyT. Allora quale potrebbe essere la spiegazione fisica?

Essén. Un plasma di soli elettroni e protoni potrebbe formarsi in qualche modo vicino alla superficie del metallo. Ho fatto parecchi studi teorici sui plasmi e sulla loro meccanica termico-statistica in presenza di campi magnetici, studi che pochi altri hanno fatto. E in questi contesti accadono delle cose molto strane.

Innanzitutto sembra che, quando si avvicina l'equilibrio termico, si ottengono forti correnti e forti campi magnetici. Ed è probabile allora che si ottengano velocità molto alte e forse alcuni effetti relativistici.

E avvicinandoci alla velocità della luce la barriera di Coulomb non è così importante, perché la forza magnetica e quella coulombiana sono all'incirca dello stesso ordine di grandezza. Così questo riduce la barriera di Coulomb.

È una mia speculazione, è l'unica cosa che posso immaginare pertinente a questa faccenda.

NyT. Ma non c'è ancora il problema dell'assenza di raggi gamma?

Essén. In fondo sì. Ci sono tante cose da prendere in considerazione - meccanica quantistica, meccanica statistica, elettrodinamica... È facile smarrirsi. Così faccio fatica a credere che qualcuno possa tirarci fuori dei calcoli.

NyT. Sarebbe a dire che è una vasta area d'incertezza quella in cui la spiegazione potrebbe essere trovata?

Essén. Assolutamente sì. I plasmi non sono mai stati ben compresi. Le teorie sono ancora molto deboli.

Kullander. Rossi e Focardi parlano di una estensione del nucleo - che è dove le forze del nucleo agiscono - di due Fermi (femtometri), ma può essere molto di più. Le shell esterne possono arrivare fino a forse dieci Fermi.

La mia spiegazione potrebbe essere che gli estremi, sia in fisica atomica, sia in fisica molecolare e fisica nucleare, interagiscano, in più che Rossi abbia scelto un elemento con alta affinità, elevata capacità di legare (idrogeno), e che sia stato abile a massimizzare la superficie del nickel.

Si deve anche tenere presente che il nucleo di nickel, che ha una carica positiva di 28 unità, è esteso. E a distanza, magari a 20 Fermi dal suo centro, arriva un singolo protone che può essere catturato dalle forze nucleari e quindi viene rilasciata energia.

NyT. Qual è la reazione ai lavori di Rossi fra le persone con cui avete parlato?

Essén. Più o meno un fifty-fifty. Tra gli scettici molti portano la stessa argomentazione di tutti i ricercatori esperti in fusione - la barriera di Coulomb non può essere superata. Penso sia un po' semplicistico dire così.

Kullander. Ho parlato con i colleghi di fisica. La maggior parte sono piuttosto critici e non credono nell'esperimento, però ho anche sentito spiegare che potrebbe trattarsi d’un fenomeno di risonanza molecolare.

Ma essendo un ricercatore e trovandomi di fronte a un nuovo e così importante sviluppo, che potrebbe aiutare a risolvere i problemi energetici dell'umanità, devo per forza analizzare seriamente la veridicità di quanto proposto, almeno fino a che non possa essere respinto.

Nyt. Gli scettici credono si tratti di mera frode, di inganno?

Essén. Sì, ricordano, per esempio, un uomo chiamato Randell Mills, che lavora da tempo a un progetto per il quale ha cercato di ottenere finanziamenti. Non ci credo per nulla. Il suo sito internet non mi convince. Secondo lui l'hydrino sarebbe un atomo di idrogeno che collasserebbe e rilascerebbe energia a seguito dell'avvicinamento dell'elettrone al nucleo. Ciò contraddice completamente il principio di indeterminazione. Quindi non ci credo per nulla.

NyT. Che differenza c'è tra questo fenomeno a cui non credete e l'invenzione di Rossi?

Essén. Non mi risultano report indipendenti di produzione di energia, come lo studio fatto da Levi, e non mi risultano dispositivi messi in vendita. Questa è la differenza.

Kullander. Quello dell'hydrino sembrerebbe un processo molto improbabile e in conflitto con la teoria quantistica. La cattura del protone nel nucleo di nickel invece l'accetto, seppure a un basso livello di probabilità. È cinematicamente possibile, ma dinamicamente difficile.

Il primo criterio, che possa verificarsi cinematicamente - il che significa che si tratta di una reazione esotermica (che produce energia) e non endotermica (che richiede energia) - è in ogni caso soddisfatto.

NyT. Vi viene in mente un ambiente naturale in cui questo processo potrebbe verificarsi?

Kullander. Sì, l'universo. La cosa interessante è che tutti gli elementi dell'universo all'inizio sono stati formati per fusione. C'era solo idrogeno ed elio all'inizio. E poi ci sono state fusioni successive, l'idrogeno è diventato elio, l'elio è diventato boro e quindi una sequenza di processi di fusione con formazione di carbonio, magnesio, silicio, zolfo e così via fino al ferro.

Ma quando gli elementi sono arrivati a formare il ferro, non poteva esserci più fusione (tra nuclei più o meno di uguali dimensioni) perché gli elementi vicino al ferro (e al nickel) sono i più fortemente legati di tutti gli elementi. Per formare elementi più pesanti è intervenuto un nuovo meccanismo di cattura neutronica e successivo decadimento beta. E in questo modo sono stati creati tutti gli elementi pesanti nell'universo fino all'uranio.

Pertanto la reazione con cui hanno a che fare i ricercatori di Bologna andrebbe chiamata reazione cosmica. Perché partono dall'elemento con i legami più forti tra tutti gli elementi. Non si possono ottenere elementi successivi con la fusione convenzionale, piuttosto abbiamo a che fare con la cattura del protone con conseguente decadimento beta – si tratta di cattura del protone e non di cattura del neutrone come quando gli elementi pesanti si formano nelle stelle.

E qualcosa che ho trovato stimolante in una precedente pubblicazione di Rossi e Focardi che risale al 2008, è stata la loro ipotesi su cosa potrebbe accadere in un sistema nickel-idrogeno: l'isotopo di nickel-58 cattura un protone, diventando rame-59, e poi nickel-59 attraverso il decadimento beta, quindi la catena continua fino al nickel-60, nickel-61 e nickel-64.

Così il nickel non viene consumato; secondo Focardi e Rossi si trasforma durante i processi in isotopi più pesanti. Il nickel produce energia con l'idrogeno, ma viene utilizzata solo energia di legame.

Questa spiegazione mi ha scioccato in quanto del tutto irragionevole, tuttavia mi ha anche dato una scossa. Si tratta di un processo che è accaduto (e accade) durante la formazione degli elementi nelle stelle, ma allora i neutroni sono stati catturati in una catena che ha portato alla creazione di tutti gli elementi più pesanti del ferro, fino all'uranio. E a temperature molto diverse che a Bologna!

Il link su Ny Teknik contiene anche un video e una trascrizione del video [può essere visto con i sottotitoli in italiano qui]

Mats Lewan. Siamo riuniti qui alla redazione di Ny Teknik e abbiamo avuto una conversazione sul 'catalizzatore di energia' inventato dall'ingegnere italiano Andrea Rossi, un dispositivo che produce energia con qualcosa che sembra essere una sorta di reazione di fusione, ma forse non dovremmo chiamarla così.  (La trascrizione è stata aggiustata da Kullander)

Con me ho il professor Sven Kullander e il professore associato Hanno Essén con cui abbiamo parlato, e mi piacerebbe chiederle Sven di cercare di riassumere ciò che pensa... quali sono le sue considerazioni su questa invenzione, cosa ne pensa e come pensa si dovrebbe guardare ad essa in questo momento.

Kullander. In questo caso, bisogna credere nell'inventore Rossi, che dice di aver prodotto calore senza alcun apporto di energia, tranne quello che serve al dispositivo. Cioè 100 kWh in dieci ore.

E in aggiunta, ha riscaldato di un edificio a Bologna per un anno.

E poi, la reazione stessa, vale a dire la cattura di un protone da parte del nickel, è qualcosa di completamente nuovo nel contesto della fusione a freddo, e non dovrebbe pertanto essere respinta senza ulteriori indagini. 

Ma il problema è che Rossi, e in qualche misura Focardi, non dirameranno nessun dettaglio. Non è noto come il reattore si presenti dentro, quali sostanze contenga, il brevetto non è approvato, sicché l'esperimento non può essere replicato. E quindi il processo non può essere fondato scientificamente.

Il problema adesso è l'affidabilità delle informazioni che ci sono state fornite. Ma credo che abbiamo bisogno di continuare a monitorare lo sviluppo, perché se l'esperimento si rivelasse vero, darebbe all'umanità nuovi modi per ottenere una ulteriore fonte di energia.

Mats Lewan. Cosa fa pensare che possa essere credibile nonostante la mancanza di alcuni pezzi fondamentali d'informazione?

Kullander. Be', in parte perché (Rossi) lo dice, in parte perché si tratta di un processo che è perfettamente possibile da un punto di vista cinematico (una reazione che produrrebbe energia se realmente si verificasse) e in parte perché ha ottimizzato (il processo) in modi diversi. Nel caso di polvere di nickel, per esempio, ha massimizzato la superficie per ottimizzare l'adesione di idrogeno. Punto per punto, si è comportato razionalmente in modo da ottimizzare le condizioni sperimentali. D'altra parte, né in fisica molecolare né in fisica nucleare, riusciamo a trovare una spiegazione accettabile. Abbiamo bisogno di avere più dati dall'esperimento prima di poter iniziare a pensare a delle spiegazioni. 

Essén. Quel che penso sia importante in questo contesto, è che per la prima volta, per così dire, c'è un dispositivo che è prodotto in molte unità e che è stato venduto, ed che è stato testato da persone indipendenti quanta energia entra e quanta ne viene fuori, in circostanze controllate da queste persone.

E questo non è mai successo prima in questo campo. Il fisico Levi ci crede, il fisico Focardi ci crede e io credo che loro stessi sia al di sopra di ogni dubbio. Naturalmente è difficile esprimere un giudizio sull'inventore Andrea Rossi, ma ci sono abbastanza persone coinvolte, e abbastanza buoni dati e report per prendere molto sul serio questa fase.

Mats Lewan. Entrambi avete avuto la possibilità di inviare domande via email direttamente a Rossi e ricevere risposte. Che impressione avete ricavato da questo dialogo?

Kullander. Ha rafforzato la mia impressione che lui è serio. Trovo che è una persona interessante con cui parlare, e mi riesce difficile immaginare che abbia veramente architettato una truffa.

Essén. Ho avuto la stessa impressione. Sembra molto improbabile che si tratti di un'autentica frode.