Kalte Fusion - Bringt eine neue Theorie den Durchbruch?

Neue Experimente

Doch jetzt, mehr als 20 Jahre später, beginnen zwei der weltweit größten wissenschaftlichen Institutionen, die NASA und das europäische Forschungszentrum CERN, die Experimente, die sich mit der Erzeugung von Energie auf diese umstrittene Art und Weise beschäftigen, genauer zu untersuchen. Eine wachsende Anzahl von Wissenschaftlern vermutet nun, dass Pons und Fleischmanns Beobachtungen zwar nicht das Ergebnis einer Fusion, aber doch das Resultat plausibler, erklärbarer physikalischer Prozesse seien. Einige sind sogar vorsichtig optimistisch, dass diese Prozesse ausgenutzt werden könnten, um eine große Menge sauberer Energie zu erzeugen.

"Es gibt genügend Beweise, die zeigen, dass wir uns das genauer ansehen müssen", sagt Joseph Zawodny, Physiker am NASA Langley Research Center in Virginia.

Der Mann, der den größten Beitrag zu dieser neuen Sichtweise geleistet hat, ist der Technologie- und Energieberater Lewis Larsen. 1989 wurde er auf die von Pons und Fleischmann beschriebenen Experimente aufmerksam, die angeblich zeigten, wie eine Anordnung aus einer Reihe von Palladium-Stangen, eingetaucht in mit Lithium angereichertem Wasser und an Strom angeschlossen, mehr Energie in Form von Wärme abgaben, als sie in Form von Strom aufnahmen. Nachfolgende Experimente zeigten allerdings sehr gemischte Ergebnisse. Einige schienen sehr viel Wärme zu erzeugen, andere wenig oder gar keine. Doch eine quälende Frage blieb: Wenn die Apparate tatsächlich mehr Energie erzeugten, als sie in aufnahmen, welcher Mechanismus könnte dafür verantwortlich sein?

Pons und Fleischmanns Erklärung war, dass Wasserstoff Atome innerhalb der Metallstangen fusionierten. Larsen, und praktisch jeder Physiker auf dem Planeten, wusste, dass das nicht der Fall sein konnte: Fusion erfordert enorme Temperaturen und Drücke, weshalb sie nur in Sternen und Bomben auftritt. Aber die abgegebene Wärme schien real, zumindest in einigen Fällen.

1997 wurde Larsen von Hedgefonds-Manager gebeten, Ideen für die Energiegewinnung zu erforschen, und so entschloss er sich, das Geheimnis der "Kalten Fusion" mit Hilfe etablierter physikalischen Theorien zu untersuchen und zu erklären.

Kalt ja, aber keine Fusion

Larsen suchte nach Kernreaktionen, die unter Umständen auf eine noch nicht bekannte Art und Weise Energie produzieren könnten. Ein möglicher Kandidat ist z. B. der radioaktive Zerfall, bei dem instabile Atomkerne Energie in Form von Strahlung freisetzen. Einige in der Natur vorkommende Elemente, wie etwa Radium, durchlaufen diesen Zerfall. Könnte bei der "Kalten Fusion" ein ähnlicher Prozess ablaufen und für die überschüssige Energie in Form von Wärme verantwortlich sein? Larsen formulierte eine Theorie, die zeigen sollte, wie das funktionieren könnte. Im Jahr 2004 rekrutierte er deshalb den theoretischen Physiker Allan Widom von der Northeastern University, der seine Ideen weiter ausarbeitete und verfeinerte.

Diese Theorie zeigt, wie sich ein dünner Film aus negativ geladenen Elektronen auf einer Palladiumoberfläche in einem Wasserbad mit positiv geladenen Protonen, von Wasserstoffatomen aus dem Wasserbad, zu Neutronen verbinden können. Diese Neutronen werden von Lithiumkernen verschluckt und stören so das empfindliche Gleichgewicht zwischen Protonen und Neutronen im Kern. Die Lithiumkerne würden rasch zerfallen, zunächst in Beryllium, danach in Helium. Dabei wird Strahlung emittiert. Diese Strahlung würde von der Elektronenschicht absorbiert werden und als Wärme abgeben. Widom und Larsen nennen diese Kette von Ereignissen "low energy nuclear reactions” (Niedrig-Energie-Kernreaktion) oder LENR – was eine aussagekräftigere Beschreibung der Vorgänge ist, als der Begriff "Kalte Fusion". Das European Physical Journal C (http://arxiv.org/abs/cond-mat/0505026) veröffentlichte diese Theorie im Jahr 2006.

Der Artikel erregte zuerst nicht viel Aufmerksamkeit, da bis dahin schon viele Autoren in unzähligen Fachartikeln behauptet hatten, sie könnten die kalte Fusion erklären. Doch die Theorie von Widom und Larsen hatte mehr zu bieten. Zum einen die Autorität des angesehenen Theoretikers Widom, und vor allem, sie klang logisch: Das Phänomen wird durch bekannte Gesetze der Physik erklärt, es wird keine neue Wissenschaft benötigt. "Die Theorie von Widom und Larsen ist die beste ausformulierte Erklärung dessen, was hier vor sich geht", sagt Ephraim Fischbach, ein Physiker der Purdue University, der nicht in LENR Forschung beteiligt ist.

Darüber hinaus vermuten Widom und Larsen, dass der gleiche Prozess dieser Neutronenproduktion auch in der Natur vorkommen könnte. Kürzlich fanden Wissenschaftler auch einen Beleg dafür. Im März beschreibt eine Studie in Physical Review Letters einen großen Neutronenfluss während eines Gewitters. "Vielleicht, so Larsen, "das Ergebnis von LENR in der Atmosphäre, ausgelöst durch den Strom aus Blitzen."

Die Theorie von Widom und Larsen wurde nach und nach von mehr und mehr Physikern überprüft. Unter dem Vorsitz von Yogendra Srivastava von der Universität Perugia, der mit Widom und Larsen an der Theorie mitarbeitet, wurde im März 2012 am CERN ein Kolloquium zum Thema LENR veranstaltet Es war die erste offizielle Untersuchung der "Kalten Fusion" seit mehr als zwei Jahrzehnten. Bald darauf veröffentlichte die NASA Details zu einem Forschungsprogramm mit einem Jahresetat von $200.000, welches LENR untersucht und von Zawodny geleitet wird. "Die Theorie kann den Peerreview einer renommierten Zeitschrift zwar positiv durchlaufen", sagt er, "aber ich bleibe trotzdem skeptisch. Ich glaube nur, was ich beweisen kann."

Bahnbrechende Technologie oder Blindgänger?

Zawodny hat eine Reihe von briefmarkengroßen Metallplatten konstruiert, um diese Theorie zu testen. Gemäß Larsens Theorie sollten es die Eigenschaften einiger der Platten den Elektronen erleichtern, mit den Protonen zu verschmelzen und Neutronen zu bilden. Wenn Zawodny eine Neutronenproduktion beobachten und sie beweisen kann, dann sind Nachfolgeexperimente geplant, die zeigen sollen, dass diese erzeugten Neutronen den radioaktiven Zerfall anregen. Doch selbst wenn seine Experimente die erwarteten Ergebnisse zeigen würden, würde es mehrere Jahre dauern und viele Nachfolgeexperimente durch andere Institutionen benötigen, bis LENR endgültig als bestätigt angesehen werden kann.

Larsen, der im Jahr 2001 das Unternehmen Lattice Energy gegründet hat, hofft natürlich auf den Hauptpreis: Umwandlung der durch Kernenergie erzeugten Wärme in Strom; die ursprünglichen unerfüllten Versprechen der "Kalten Fusion". Er will in den nächsten paar Jahren 25 Millionen Dollar auftreiben, um den Prototyp eines LENR Generatoren bauen zu können.

Bisher hat Larsen nur eine Theorie und einige Indizien. Aber wenn LENR tatsächlich nachgewiesen und in nutzbare Energie umgeformt werden kann, könnte der Effekt die gesamte Energieversorgung umgestalten. Dennis Bushnell, Chefwissenschaftler bei der NASA, schrieb in einem Onlineartikel, dass LENR den weltweiten Energiebedarf zu einem Viertel der Kosten von Kohle erzeugen könnte. Zawodny fügt seiner Begeisterung über diesen Umstand in einem begleitenden Video noch hinzu: "Wenn es so etwas geben sollte, dann wäre es genau die Art von Technologie, die unser künftiges Wachstum und die Expansion anheizen und uns in die Lage versetzen würde, den Lebensstandard der ganzen Welt zu erhöhen."