Спорные эксперименты по ядерному синтезу в пузырьках

Введение

Реакция ядерного синтеза

Пузырьковый синтез — это нетехническое название реакции ядерного синтеза, которая, согласно гипотезе, происходит внутри чрезвычайно больших схлопывающихся газовых пузырьков, создаваемых в жидкости во время акустической кавитации. Более техническое название — сонофьюжн. Термин был введен в 2002 году с публикацией доклада Руси Талеярхана и его коллег, заявивших об обнаружении свидетельств сонофьюжна. Это заявление быстро вызвало споры, включая обвинения в экспериментальных ошибках и академическом мошенничестве. Последующие публикации, утверждавшие о независимой верификации сонофьюжна, также вызвали значительные разногласия. В конечном итоге, расследование Университета Пердью выявило, что Талеярхан занимался фальсификацией результатов независимой верификации и включил студента в соавторство статьи, не внесшего реального вклада в исследование. Впоследствии он был лишен должности профессора. Один из его спонсоров, Управление военно-морских исследований, изучило отчет Университета Пердью и лишило его федерального финансирования на 28 месяцев. Самым ранним задокументированным упоминанием реакции, подобной сонофьюжну, является патент, поданный Хью Флинном в 1978 году. В выпуске рецензируемого журнала Science от 8 марта 2002 года Руси П. Талеярхан и его коллеги из Национальной лаборатории Оук-Ридж (ORNL) сообщили, что эксперименты по акустической кавитации, проведенные с использованием деутерированного ацетона (C3D6O), показали измерения трития и потока нейтронов, согласующиеся с протеканием реакции синтеза. Также было сообщено, что эмиссия нейтронов совпадает с импульсом сонолюминесценции, что является ключевым показателем того, что ее источником является синтез, вызванный теплом и давлением внутри схлопывающихся пузырьков.

Последующие сообщения о репликации

В 2004 году группа Талеярхана опубликовала новые отчеты о пузырьковом синтезе, утверждая, что результаты предыдущих экспериментов были воспроизведены в более строгих экспериментальных условиях. Эти результаты отличались от первоначальных тем, что, как заявлялось, синтез происходил в течение более длительного времени, чем сообщалось ранее. В первоначальном отчете утверждалось, что нейтронное излучение было вызвано первоначальным схлопыванием пузырька после образования зародыша пузыря, в то время как в этом отчете утверждалось, что нейтронное излучение наблюдалось спустя много акустических циклов. В июле 2005 года два студента Талеярхана из Университета Пердью опубликовали данные, подтверждающие предыдущий результат. Они использовали ту же акустическую камеру, ту же деутерированную ацетоновую жидкость и аналогичную систему зарождения пузырьков. В этом отчете не предпринималось попыток установить совпадение между нейтронной сонолюминесценцией. Статья в журнале Nature подняла вопросы о достоверности исследования и выразила обеспокоенность коллег Талеярхана из Пердью (подробный анализ представлен в другом месте на этой странице). В ноябре 2006 года, на фоне обвинений в отношении исследовательских стандартов Талеярхана, два разных ученых посетили лабораторию исследования метастабильных жидкостей в Университете Пердью для измерения нейтронов, используя оборудование Талеярхана. Доктор Эдвард Р. Форрингер и студенты Дэвид Роббинс и Джонатан Мартин из Университета ЛеТурно представили два доклада на зимнем собрании Американского ядерного общества, в которых сообщалось о воспроизведении нейтронного излучения. Их экспериментальная установка была аналогична предыдущим экспериментам, в которых использовалась смесь деутерированного ацетона, деутерированного бензола, тетрахлорэтилена и уранилнитрата. Однако установка работала без внешнего источника нейтронов и использовала два типа нейтронных детекторов. Они утверждали, что жидкостный сцинтилляционный детектор зафиксировал уровни нейтронов на 8 стандартных отклонений выше фонового уровня, а пластиковые детекторы – на 3,8 стандартных отклонения выше фона. Когда тот же эксперимент был проведен с недеутерированной контрольной жидкостью, измерения находились в пределах одного стандартного отклонения от фона, что указывает на то, что образование нейтронов происходило только во время кавитации деутерированной жидкости. Талеярхан утверждал, что эти визиты можно считать независимым воспроизведением результатов экспертами, но позже Форрингер признал, что не является экспертом, а Багг позже заявил, что Талеярхан проводил эксперименты, а он лишь наблюдал.

In 2004, new reports of bubble fusion were published by the Taleyarkhan group, claiming that the results of previous experiments had been replicated under more stringent experimental conditions. These results differed from the original results in that fusion was claimed to occur over longer times than previously reported. The original report only claimed neutron emission from the initial bubble collapse following bubble nucleation, whereas this report claimed neutron emission many acoustic cycles later. In July 2005, two of Taleyarkhan's students at Purdue University published evidence confirming the previous result. They used the same acoustic chamber, the same deuterated acetone fluid and a similar bubble nucleation system. In this report, no neutron sonoluminescence coincidence was attempted. An article in Nature raised issues about the validity of the research and complaints from his Purdue colleagues (see full analysis elsewhere in this page). In November 2006, in the midst of accusations concerning Taleyarkhan's research standards, two different scientists visited the meta stable fluids research lab at Purdue University to measure neutrons, using Taleyarkhan's equipment. Dr. Edward R. Forringer and undergraduates David Robbins and Jonathan Martin of LeTourneau University presented two papers at the American Nuclear Society Winter Meeting that reported replication of neutron emission. Their experimental setup was similar to previous experiments in that it used a mixture of deuterated acetone, deuterated benzene, tetrachloroethylene and uranyl nitrate. Notably, however, it operated without an external neutron source and used two types of neutron detectors. They claimed a liquid scintillation detector measured neutron levels at 8 standard deviations above the background level, while plastic detectors measured levels at 3.8 standard deviations above the background. When the same experiment was performed with non deuterated control liquid, the measurements were within one standard deviation of background, indicating that the neutron production had only occurred during cavitation of the deuterated liquid. Taleyarkhan claimed these visits counted as independent replications by experts, but Forringer later recognized that he was not an expert, and Bugg later said that Taleyarkhan performed the experiments and he had only watched.

Отчет о природе

В марте 2006 года журнал Nature опубликовал специальный доклад, поставивший под сомнение достоверность результатов экспериментов, проведенных в Пурдью. В докладе приводится цитата Брайана Нараньо из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, утверждающего, что спектр энергии нейтронов, представленный в статье 2006 года Талеярхана и др., статистически не соответствовал нейтронам, образовавшимся в результате предполагаемой реакции ядерного синтеза, но был полностью согласуем с нейтронами, образовавшимися в результате радиоактивного распада калифорния-252 – изотопа, обычно используемого в качестве лабораторного источника нейтронов. Ответ Талеярхана и др., опубликованный в журнале Physical Review Letters, предпринял попытку опровергнуть гипотезу Нараньо относительно причины обнаруженных нейтронов. Цукалас, руководитель Школы ядерной инженерии в Пурдью, и несколько его коллег убедили Талеярхана переехать в Пурдью и попытаться совместно воспроизвести результаты. В докладе Nature за 2006 год подробно описаны многочисленные проблемы, возникшие при попытке сотрудничества с Талеярханом. Он сообщал о положительных результатах, полученных на основе определенного набора исходных данных, однако его коллеги, изучив тот же набор, обнаружили только отрицательные результаты. Он никогда не показывал коллегам исходные данные, соответствующие положительным результатам, несмотря на неоднократные просьбы. Он перенес оборудование из общей лаборатории в свою собственную, тем самым затрудняя проверку результатов коллегами, и не предупредил об этом заранее, не предоставив никаких объяснений. Талеярхан убедил своих коллег не публиковать статью с отрицательными результатами. Затем он настоял на том, чтобы в пресс-релизе университета его эксперимент был представлен как прошедший "экспертную оценку" и "независимый", хотя соавторы работали в его лаборатории под его руководством, а его коллегам по факультету не разрешалось проводить проверку данных. Таким образом, коллеги Талеярхана в Пурдью заявили, что он создавал препятствия для экспертной оценки его экспериментов, и у них возникли серьезные сомнения в достоверности исследования. Nature также установил, что процедура анонимной экспертной оценки не была соблюдена, и что журнал Nuclear Engineering and Design не был независим от авторов. Талеярхан был соредактором журнала, и статья была проверена только его соредактором, с ведома Талеярхана.

In March 2006, Nature published a special report that called into question the validity of the results of the Purdue experiments. The report quotes Brian Naranjo of the University of California, Los Angeles to the effect that neutron energy spectrum reported in the 2006 paper by Taleyarkhan, et al. was statistically inconsistent with neutrons produced by the proposed fusion reaction and instead highly consistent with neutrons produced by the radioactive decay of Californium 252, an isotope commonly used as a laboratory neutron source. The response of Taleyarkhan et al., published in Physical Review Letters, attempts to refute Naranjo's hypothesis as to the cause of the neutrons detected. Tsoukalas, head of the School of Nuclear Engineering at Purdue, and several of his colleagues at Purdue, had convinced Taleyarkhan to move to Purdue and attempt a joint replication. In the 2006 Nature report they detail several troubling issues when trying to collaborate with Taleyarkhan. He reported positive results from certain set of raw data, but his colleagues had also examined that set and it only contained negative results. He never showed his colleagues the raw data corresponding to the positive results, despite several requests. He moved the equipment from a shared laboratory to his own laboratory, thus impeding review by his colleagues, and he didn't give any advance warning or explanation for the move. Taleyarkhan convinced his colleagues that they shouldn't publish a paper with their negative results. Taleyarkhan then insisted that the university's press release present his experiment as "peer reviewed" and "independent", when the co authors were working in his laboratory under his supervision, and his peers in the faculty were not allowed to review the data. In summary, Taleyarkhan's colleagues at Purdue said he placed obstacles to peer review of his experiments, and they had serious doubts about the validity of the research. Nature also revealed that the process of anonymous peer review had not been followed, and that the journal Nuclear Engineering and Design was not independent from the authors. Taleyarkhan was co editor of the journal, and the paper was only peer reviewed by his co editor, with Taleyarkhan's knowledge.

Сомнения, оперативное расследование

Сомнения среди преподавателей ядерной инженерии Университета Пердью относительно достоверности положительных результатов, полученных в экспериментах по сонофьюжнному синтезу, побудили университет инициировать проверку исследований, проведенную в офисе вице-президента по исследованиям Университета Пердью. В статье от 9 марта 2006 года под названием «Доказательства пузырькового синтеза поставлены под сомнение» журнал Nature взял интервью у нескольких коллег Талеярхана, которые подозревали неладное. 7 февраля 2007 года администрация Университета Пердью установила, что «доказательства не подтверждают обвинения в научной недобросовестности и дальнейшее расследование обвинений не требуется». В их отчете также указывалось, что «активная и открытая дискуссия о научных достоинствах этой новой технологии является наиболее подходящим направлением развития». Чтобы убедиться в надлежащем проведении расследования, депутат Палаты представителей Брэд Миллер запросил полные копии документов и отчетов до 30 марта 2007 года. Его отчет для Конгресса пришел к выводу, что «Пурдью отклонился от собственных процедур при расследовании этого дела и не провел тщательного расследования»; в ответ Пурдью объявил о возобновлении расследования. В июне 2008 года многоинституциональная группа, включавшая Талеярхана, опубликовала статью в журнале Nuclear Engineering and Design, чтобы «развеять заблуждения, вызванные публикацией в интернете UCLA, которая послужила основой для статьи Nature от марта 2006 года», согласно пресс-релизу. 18 июля 2008 года Университет Пердью объявил, что комитет с участием представителей пяти учреждений расследовал 12 обвинений в научной недобросовестности в отношении Руси Талеярхана. В результате было установлено, что два обвинения обоснованы: Талеярхан заявлял о независимом подтверждении своей работы, в то время как очевидные подтверждения были получены бывшими студентами Талеярхана и не были столь «независимыми», как он утверждал, а также Талеярхан включил имя коллеги в одну из своих статей, хотя тот фактически не участвовал в исследовании («единственной очевидной мотивацией для добавления г-на Бугга было желание преодолеть критику рецензента», – заключено в отчете). Апелляция Талеярхана на выводы отчета была отклонена. Он заявил, что оба обвинения в неправомерном поведении касались тривиальных административных вопросов и не имели отношения к открытию пузырькового ядерного синтеза или лежащей в его основе науке, и что «все обвинения в мошенничестве и фальсификации были отклонены как недействительные и необоснованные, тем самым подтверждая научную основу и экспериментальные данные». Исследователь, опрошенный газетой LA Times, отметил, что в отчете не было уточнено, реален ли пузырьковый синтез, но низкое качество статей и сомнения, вызванные отчетом, подорвали доверие Талеярхана в научном сообществе. 27 августа 2008 года он был лишен именной должности профессора Ардена Бемента-младшего и ему было запрещено быть научным руководителем диссертаций аспирантов в течение как минимум следующих 3 лет. Несмотря на негативные выводы, Талеярхан получил грант в размере 185 000 долларов от Национального научного фонда в период с сентября 2008 года по август 2009 года для исследования пузырькового синтеза. В 2009 году Управление военно-морских исследований лишило его права на получение федерального финансирования США на 28 месяцев, до сентября 2011 года. В течение этого периода его имя было внесено в «Список исключенных сторон», чтобы предотвратить получение им дополнительных грантов от любого государственного учреждения.

Doubts among Purdue University's Nuclear Engineering faculty as to whether the positive results reported from sonofusion experiments conducted there were truthful prompted the university to initiate a review of the research, conducted by Purdue's Office of the Vice President for Research. In a March 9, 2006 article entitled "Evidence for bubble fusion called into question", Nature interviewed several of Taleyarkhan's colleagues who suspected something was amiss. On February 7, 2007, the Purdue University administration determined that "the evidence does not support the allegations of research misconduct and that no further investigation of the allegations is warranted". Their report also stated that "vigorous, open debate of the scientific merits of this new technology is the most appropriate focus going forward." In order to verify that the investigation was properly conducted, House Representative Brad Miller requested full copies of its documents and reports by March 30, 2007. His congressional report concluded that "Purdue deviated from its own procedures in investigating this case and did not conduct a thorough investigation"; in response, Purdue announced that it would re open its investigation. In June 2008, a multi institutional team including Taleyarkhan published a paper in Nuclear Engineering and Design to "clear up misconceptions generated by a webposting of UCLA which served as the basis for the Nature article of March 2006", according to a press release. On July 18, 2008, Purdue University announced that a committee with members from five institutions had investigated 12 allegations of research misconduct against Rusi Taleyarkhan. It concluded that two allegations were founded—that Taleyarkhan had claimed independent confirmation of his work when in reality the apparent confirmations were done by Taleyarkhan's former students and was not as "independent" as Taleyarkhan implied, and that Taleyarkhan had included a colleague's name on one of his papers who had not actually been involved in the research ("the sole apparent motivation for the addition of Mr. Bugg was a desire to overcome a reviewer's criticism", the report concluded). Taleyarkhan's appeal of the report's conclusions was rejected. He said the two allegations of misconduct were trivial administrative issues and had nothing to do with the discovery of bubble nuclear fusion or the underlying science, and that "all allegations of fraud and fabrication have been dismissed as invalid and without merit — thereby supporting the underlying science and experimental data as being on solid ground". A researcher questioned by the LA Times said that the report had not clarified whether bubble fusion was real or not, but that the low quality of the papers and the doubts cast by the report had destroyed Taleyarkhan's credibility with the scientific community. On August 27, 2008, he was stripped of his named Arden Bement Jr. Professorship, and forbidden to be a thesis advisor for graduate students for at least the next 3 years. Despite the findings against him, Taleyarkhan received a $185,000 grant from the National Science Foundation between September 2008 and August 2009 to investigate bubble fusion. In 2009 the Office of Naval Research debarred him for 28 months, until September 2011, from receiving U. S. Federal Funding. During that period his name was listed in the 'Excluded Parties List' to prevent him from receiving further grants from any government agency.