Fusie in zwaar aceton

In het kernfusie-experiment van Rusi Taleyarkhan en zijn collega's draait alles om het verschijnsel cavitatie, het ineenstorten van dampbelletjes in een vloeistof onder invloed van ultrasone geluidsgolven. Daarbij nemen de temperatuur en de druk in het belletje in korte tijd sterk toe. Onder bepaalde omstandigheden gaat dat gepaard met het uitzenden van heel korte lichtflitsen (sonoluminescentie): de energie van de geluidsgolven wordt in het ineenstortende belletje zo geconcentreerd dat de atomen licht gaan uitzenden. Om atoomkernen te laten samensmelten zijn echter veel hogere energieën nodig.

Rusi Taleyarkhan berekende dat de belletjes zeker een millimeter groot moesten worden om temperaturen van meer dan een miljoen graden Celsius te bereiken die nodig zijn om de afstotende krachten tussen de positief geladen atoomkernen te overwinnen.

De vereiste belletjesgrootte bereikten ze door de vloeistof een bekerglas vol gedeutereerd aceton (C3D6O) te beschieten met een puls energierijke neutronen. Waar die tegen de acetonmoleculen botsen veroorzaken ze plaatselijk een heel snelle verdamping, wat een dampbelletje in de vloeistof veroorzaakt. Tegelijkertijd stuurden ze hoogfrequente geluidsgolven door de oplossing. Daardoor groeiden de opgewekte belletjes flink aan, kregen zo een flinke zet mee en groeiden uit tot wel een millimeter: tien keer groter dan tot nu toe mogelijk was gebleken.

In een imploderend belletje van die omvang zijn fusiereacties mogelijk. De brandstof ervoor zit in het aceton: dat bevat namelijk zes deuteriumatomen. Deuterium is waterstof dat naast positief geladen proton ook een (ongeladen) neutron bezit. Het is daarmee tweemaal zo zwaar als het gewone waterstofatoom.

ontsnapt

Twee deuteriumkernen kunnen verdwijnen in twee verschillende typen fusiereacties. De eerste levert een tritium-kern (dat is waterstof met twee neutronen en één proton) en een proton, dat in het aceton oplost. De tweede reactieweg resulteert in een helium-3-kern en een neutron dat er met grote snelheid vandoor gaat en ontsnapt.

De onderzoekers hebben zowel tritium als de wegvliegende neutronen gedetecteerd, maar niet zoveel als hun model wil. In hun voordeel pleit dat ze allerlei controle-experimenten hebben uitgevoerd, met ongedeutereerd aceton of zonder ultrageluid, waarna er géén tritium en neutronen van de vereiste energie ontstonden. Toch kreeg de wetenschappelijk directeur van het Oak Ridge laboratorium eind mei vorig jaar zijn twijfels over het experiment van Taleyarkhan. Daarom vroeg hij collega's, Dan Shapira en Michael Saltmarsh om het experiment te herhalen. Zij zagen geen enkele aanwijzing voor neutronen afkomstig van fusiereacties.