Source: The Conversation – France in French (2) – By Denis Machon, Professeur, INSA Lyon – Université de Lyon
L’ESSENTIEL
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La fusion est la réaction qui a lieu à l’intérieur du soleil et qui fournit une quantité d’énergie immense.
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Pour initier cette réaction, il faut atteindre des températures extrêmement élevées : 100 millions de degrés Celsius, ce qui est très complexe sur Terre.
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Imaginez l’enthousiasme général lorsque deux équipes de recherche ont annoncé avoir observé une fusion à température ambiante : la promesse d’une énergie illimitée et propre. Un peu trop beau pour être vrai !
Toute découverte de rupture dans le domaine de conversion et stockage de l’énergie, en particulier pour fournir une énergie bon marché et quasi inépuisable, est un sésame pour une célébrité intemporelle.
La fusion nucléaire est le mécanisme à l’œuvre au cœur du soleil et qui permet la production de quantités d’énergie immenses. Une réaction de fusion consiste en l’appariement de deux atomes de deutérium (un isotope de l’hydrogène constitué d’un proton et d’un neutron). C’est une réaction très différente de la fission nucléaire qui est le phénomène utilisé dans les centrales nucléaires actuelles et qui consiste à scinder le noyau d’un atome lourd, comme l’uranium, après l’absorption d’un neutron. Cette réaction de fission libère une grande quantité d’énergie ainsi que de nouveaux neutrons, qui peuvent à leur tour provoquer d’autres fissions. Il en résulte une réaction en chaîne qui doit être soigneusement contrôlée dans un réacteur nucléaire.
Les intérêts de la fusion sont l’utilisation de « combustible » abondant (deutérium), une très forte densité énergétique et moins de déchets radioactifs à vie longue que pour la fission.
Dans le cas de la fusion, la combinaison des atomes de deutérium demande une quantité d’énergie importante pour initier la réaction (il est nécessaire d’atteindre des températures de 100 millions de degrés Celsius soit 10 000 fois la température de la surface du Soleil). Toutefois, l’espoir est d’obtenir un bilan énergétique final en faveur de l’utilisateur, typiquement un gain d’un facteur 10. La maîtrise de la fusion est donc un défi scientifique et technologique majeur. Des programmes de recherche coûteux ont été dédiés à la construction d’un tel réacteur. Par exemple, le projet ITER est une collaboration internationale dont le réacteur se situe dans le sud de la France.
Un soleil dans une éprouvette ?
Ainsi, quelle surprise quand des scientifiques ont clamé observer ce phénomène de fusion dans une éprouvette de laboratoire sans fournir une énergie d’initiation prohibitive.
Dans les années 1980, deux groupes de chercheurs de l’état de Utah aux États-Unis travaillaient sur la fusion mais à température ambiante à l’aide d’une cellule électrochimique à base de palladium. Ce matériau peut absorber des quantités importantes d’hydrogène et de deutérium, deux ingrédients essentiels pour la fusion. L’hypothèse scientifique était que le confinement de ces deux éléments dans un volume réduit pouvait conduire à la réaction de fusion. Le premier groupe dirigé par Stanley Pons et Michael Fleischmann a mesuré une production de chaleur très élevée (faisant fondre les électrodes, paraît-il). Le second groupe dirigé par Steven Jones a, quant à lui, détecté une production importante de neutrons, signe d’une réaction nucléaire.
Les deux groupes, malgré leur proximité géographique, travaillaient en parallèle, indépendamment l’un de l’autre. Néanmoins, ils finirent par découvrir leurs activités réciproques et décidèrent de se rencontrer en janvier 1989. La réunion a tourné court : aucune collaboration n’a été possible car chaque groupe voulait annoncer sa découverte le plus rapidement possible pour obtenir le prestige officiel des premiers résultats sur la fusion froide. Néanmoins, leurs universités instaurèrent une réunion d’arbitrage. Les deux groupes sont arrivés à un accord : ils devaient, l’un et l’autre, envoyer par courrier leur article respectif à la revue Nature le 24 mars. Ils prévoyaient même de se retrouver au bureau de poste ce jour-là.
Le travail scientifique est généralement mené en collaboration mais il existe une forme de compétition permanente sous-jacente, cette approche ambiguë ayant reçu le nom de coopétition.
Un sprint médiatique pour la paternité de la « Fusion froide »
Malgré l’entente, Pons et Fleischmann ont soumis leur article plus tôt (le 11 mars) à une autre revue et ont convoqué une conférence de presse pour le 23 mars afin d’annoncer leurs résultats. Jones ayant écho de cette démarche a envoyé son article à Nature par fax.
Ainsi, l’annonce médiatique a devancé l’annonce scientifique, cette dernière consistant en une publication dans une revue scientifique avec comité de lecture. Sous cette pression médiatique, la revue s’est dépêchée de publier l’article de Pons et Fleischmann au plus tôt.
Cette précipitation, tant du côté des auteurs que des éditeurs, est incompatible avec les exigences de la rigueur scientifique. Dans le cas de cette affaire, après publication de l’article, le journal a dû publier deux pages d’errata soit 1 9 changements en tout. La temporalité de la science n’est que peu compatible avec celle des médias.
Une course de fond scientifique
Après cette course à l’annonce est venu le temps de la vérification et de la discussion. Dans une première période, des confirmations expérimentales de génération d’un excès de chaleur ou d’émission de rayonnement et particules furent obtenues avant que les résultats négatifs ne s’accumulent.
En particulier, les scientifiques s’étonnèrent de la faible émission de neutrons comparée à la production d’énergie. En réalité, si la fusion avait eu lieu avec le niveau d’émission neutronique attendu, les expérimentateurs auraient été exposés à des doses létales de rayonnement. Par ailleurs, l’analyse du spectre montrant l’émission de rayons gamma montra que le pic observé était trop fin pour être un pic d’origine physique et correspondait à un artéfact expérimental. Les défenseurs de la fusion froide ont alors suggéré l’existence de mécanismes nucléaires inconnus, sans fondement expérimental solide.
Avec le temps, malgré de nombreuses expériences dans d’autres laboratoires, les résultats ne purent pas être reproduits, ni sur la production de chaleur ni sur l’émission de neutrons. Les publications présentant des résultats négatifs commencèrent à s’empiler. Récemment, deux articles ont analysé l’ensemble des données et ont conclu que la « fusion froide » avait été proclamée sur la base de signaux expérimentaux fragiles ou mal interprétés, combinés à des erreurs de mesure, un contrôle insuffisant des conditions expérimentales, et l’absence de validation indépendante.
Ce que la fusion froide nous apprend
Cet épisode montre la pression pesant sur les chercheurs qui doivent être « visibles » dans le paysage scientifico-médiatique pour obtenir des récompenses et des financements.
Cela est d’autant plus actuel que les promesses technologiques (nouvelles batteries, ordinateur quantique, Intelligence artificielle, conquête de l’espace…) se multiplient. L’injonction du « publish or perish » pousse les scientifiques à la faute soit en produisant des résultats frauduleux soit en annonçant des résultats exceptionnels mais sur la base d’une expérimentation et d’une analyse bâclées.
Ce phénomène a malheureusement tendance à proliférer : le nombre de fraudes et de rétractations est en augmentation (cela montre quand même le bon fonctionnement de l’autorégulation en science, mais jusqu’à quand ?) mais, parallèlement, la publication de résultats « négatifs », c’est-à-dire contredisant un article publié, est en baisse. Ce dernier point pourrait être une bonne nouvelle car signe d’une qualité accrue. Mais il semble que la raison première est plutôt qu’il est difficile de publier et valoriser un résultat montrant que rien ne se passe plutôt qu’un résultat démontrant un phénomène.
Ainsi, bien qu’elles s’ancrent dans la durée, la démarche scientifique et la reproductibilité des résultats restent les outils fiables pour établir la réalité d’une découverte. Seules les observations expérimentales robustes et reproductibles s’inscrivent durablement dans l’héritage scientifique.
Denis Machon ne travaille pas, ne conseille pas, ne possède pas de parts, ne reçoit pas de fonds d’une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n’a déclaré aucune autre affiliation que son organisme de recherche.
– ref. Fusion froide : quand la compétition et la pression médiatique virent à la bavure scientifique – https://theconversation.com/fusion-froide-quand-la-competition-et-la-pression-mediatique-virent-a-la-bavure-scientifique-286459