Кратко и по делу.
Коротко о проблеме: Понс и Флейшман (1989) заявили о «избыточном тепле» в электролитической ячейке Pd/D2O и о следах ядерных продуктов (нейтроны, тритий, гелий). Последующие попытки воспроизвести дали противоречивые результаты — основная причина: методические и измерительные артефакты, плохая воспроизводимость условий и слабая статистика.
1) Причины невозможности воспроизведения (основные)
- Ошибки калориметрии: недостаточная теплоизоляция, неправильные граничные условия, тепловые потоки и конвекция, некорректная модель расчёта «вход/выход» энергии. (Легко получить ложное «избыточное тепло».)
- Химические и электрохимические источники тепла: оксидирование, рекомбинация газов, гидридирование/де-гидридирование, каталитические реакции на электроде.
- Контаминация и артефакты детекторов: фоновое излучение, радиочастицы, неспецифические импульсы в нейтронных счетчиках (например, гамма-приведённые импульсы), перекрестные помехи от электроники.
- Неполная/неточная документация протоколов и материалов (различное качество палладия, разная загрузка дейтерием, микроструктура поверхности).
- Статистическая слабость сигналов: редкие события, низкая статистика, отсутствие надёжной оценки погрешностей.
- Теоретическая нестыковка: для термоядерной реакции в твердых телах требуется преодолеть кулоновский барьер; без подтверждённого механизма попытки интерпретировать наблюдаемое как обычные ядерные реакции маловероятны.
2) Набор современных экспериментов (жёсткий протокол)
Требования: строгая слепая методика, многолабораторное повторение, полная публикация данных и калибровок.
A. Калориметрия (основной тест на «избыточное тепло»)
- Использовать по крайней мере два типа калориметров: поточный калориметр (flow calorimeter) и изопериболический/бортонный калориметр. Параллельные образцы с «слепыми» контрольными ячейками.
- Полная калибровка при разных режимах тока/напряжения. Контроль всех тепловых потоков и учёт химических эффектов.
- Порог достоверности: превышение теплового баланса должно быть статистически значимо: $S=\frac{P_{\text{obs}}-P_{\text{bg}}}{\sigma }\ge 5$ (то есть $\ge 5\sigma$) и воспроизводимо в повторных запусках.
B. Поиск ядерных продуктов (коррелировать с теплом)
- Детектирование гелия-4: масс-спектрометрия высокого разрешения или изотопный анализ He (с учётом фонового He). Сравнить прирост ${}^4\mathrm{He}$ с избыточной энергией через энерговый баланс:
$$Q=N_{\mathrm{He}}\cdot E_{\mathrm{He}},E_{\mathrm{He}}=23.8\mathrm{MeV}$$ и в джоулях:
$$E_{\mathrm{He}}\approx 23.8\times 10^6\mathrm{eV}\times 1.602\times 10^{-19}J/eV\approx 3.81\times 10^{-12}\mathrm{J}.$$ Соответствие между измеренным $Q$ и $N_{\mathrm{He}}$ должно быть в пределах погрешностей.
- Тритий: анализ жидкостной сцинтилляцией и β-спектроскопия с контролем возможной контаминации.
- Нейтроны: многоканальная регистрация с независимыми методами — сцинтилляторы с временной корреляцией, счётчики ${}^3\mathrm{He}$ (или BF3) и пузырьковые/CR-39 детекторы. Использовать временную спектроскопию (time-of-flight) и обеспечить гамма-нейтронную дискриминацию. Необходимо показывать поток нейтронов значительно выше фонового и коррелированный с теплом.
- Гамма-спектроскопия: HPGe-спектрометры для поиска характерных гамма-линий ядерных реакций.
C. Материаловедение и диагностика поверхности
- Полный химический и микроструктурный анализ палладия до и после (EDX, XPS, SEM/TEM, рентгеноструктурный анализ).
- Измерение загрузки дейтерием $x$ в ${\mathrm{PdD}}_x$ локально и в объёме (например, нейтронная/рентгеновская дифракция).
- Электрохимические показатели: плотность тока, напряжение, импеданс, фазовые изменения.
D. Протокол воспроизводимости
- Слепая многолабораторная программа: один центр готовит образцы/протокол, другие лаборатории выполняют измерения не зная ожидаемого результата. Публикация всех сырых данных и кодов обработки.
3) Критерии «реальность» vs «псевдонаука»
Критерии реальности (феномен можно считать реальным, если выполнены все пункты):
- Воспроизводимость: по крайней мере $n\ge 2$ независимых лабораторий воспроизводят эффект по тем же протоколам.
- Статистическая значимость: тепловой эффект и/или ядерные сигналы устойчиво превышают фон с $\ge 5\sigma$.
- Корреляция энергии и ядерных продуктов: измеренная избыточная энергия $Q$ соответствует количеству обнаруженного ${}^4\mathrm{He}$, трития или нейтронов через уравнение
$$Q\approx N_{\mathrm{He}}\cdot 23.8\mathrm{MeV}$$ в пределах заявленной погрешности, и иные химические объяснения исключены.
- Исключение химических/технических артефактов: проведены контрольные эксперименты (пустые катоды, H вместо D, и т.п.), которые не дают сигнала.
- Открытая проверяемая методика: полные данные, калибровки, протоколы и независимая рецензируемая публикация.
Критерии псевдонаучности (если хоть один выполнен):
- Сигнал не воспроизводится при строгих, слепых и независимых проверках.
- Отсутствие корреляции между теплом и проверяемыми ядерными продуктами, или найдено химическое/инструментальное объяснение.
- Низкая статистика и неполная отчётность (скрытые калибровки, данные, недостаточная документация).
- Заявления не сопровождаются предсказательной теорией и не дают воспроизводимых предсказаний.
4) Практические числовые пороги (рекомендуемые)
- Статистика: $\ge 5\sigma$.
- Воспроизводимость: как минимум $2$ независимые лаборатории в нескольких сериях.
- Энергетическая согласованность: относительное расхождение между $Q$ и $N_{\mathrm{He}}\times E_{\mathrm{He}}$ меньше, скажем, $\le 20\%$ после учёта систематических погрешностей.
Заключение (одно предложение): без строгой современной программы с жёсткой калориметрией, независимым детектированием ядерных продуктов и многолабораторной слепой валидацией любое положительное утверждение останется недоказанным или псевдонаучным.