- Qu'est-ce que la fusion froide? -

La fusion nucléaire:

C'est une réaction entre deux noyaux atomiques. Elle est exoénergétique, c'est à dire qu'elle produit de l'énergie. Il faut se rappeler que le soleil tire toute son énergie de réactions de fusion.

Deux exemples de réactions de fusion:

²H + ²H → ³He + n + énergie

²H + ³H → ⁴He + n + énergie

avec les définitions suivantes:

• ²H est le noyau de l'isotope 2 de l'hydrogène (un proton + un neutron).
• ³H est le noyau de l'isotope 3 de l'hydrogène (un proton + deux neutrons).
• ³He est le noyau de l'isotope 3 de l'hélium (deux protons + un neutron).
• ⁴He est le noyau de l'isotope 4 de l'hélium (deux protons + deux neutrons).

Une telle réaction produit de l'énergie parce que la masse du système final est plus petite que la masse du système initial. Toute perte de masse est compensée par une création d'énergie, suivant la relation:

E = M c²

Comment réaliser la fusion?

Pour que les deux noyaux puissent fusionner, il faut qu'ils se touchent, ou du moins qu'ils soient très proches l'un de l'autre. Mais, comme les noyaux sont chargés d'électricité de même signe (positive), ils subissent une force réciproque de répulsion. On dit qu'il y a une barrière de potentiel entre eux. La mécanique quantique nous enseigne qu'on n'est pas nécessairement obligé de sauter au dessus de la barrière, car on peut aussi la traverser par ``effet tunnel''. Mais encore faut-il creuser ce tunnel dans une partie de la barrière qui n'est pas trop épaisse. Il y a deux façon de grimper sur la barrière:

La fusion ``chaude''.

On essaie de réaliser ce qui se passe dans le soleil. On augmente la température (des millions de degrés). Les noyaux acquièrent des énergies cinétiques telles que lors de leur rencontre ils s'approchent les uns des autres à des distances tellement courtes qu'ils peuvent fusionner.

Cette technique n'a pas encore permis de produire de l'énergie de façon rentable.

La fusion ``froide''.

S'il y avait un moyen de provoquer la fusion sans avoir à produire des températures aussi élevées, le problème serait résolu de façon élégante.

Il y a quelques années, des chercheurs prétendaient avoir résolu le problème. L'idée était la suivante: puisque certains métaux comme le palladium peuvent absorber de grandes quantités d'hydrogène, les noyaux d'hydrogène (n'importe quel isotope) doivent être très serrés les uns contre les autres. Malheureusement, les chercheurs en question n'ont pas apporté de preuves convaincantes de l'observation d'une réaction de fusion.

La fusion catalysée par le muon.

Le muon est une particule très semblable à l'électron, mais environ 200 fois plus lourde. On peut produire un atome d'hydrogène ``muonique'', où l'électron est remplacé par un muon. Un tel atome peut ensuite former un ion moléculaire avec un autre noyau d'hydrogène. Par exemple:

³H-muon-²H

Puisque le muon est environ 200 fois plus lourd que l'électron, la distance muon-noyau est environ 200 fois plus petite. Donc, le muon réussit à rapprocher les deux noyaux ³H et ²H, qui peuvent alors fusionner.

Après la fusion, deux choses peuvent arriver: le muon peut être libéré, et produire une nouvelle fusion. Ainsi, un seul muon peut catalyser plusieurs fusions durant sa durée de vie qui est 2.2 millionnièmes de seconde. Mais il peut aussi rester collé au noyau d'hélium 4, et alors il est perdu pour la fusion. La rentabilité de la fusion catalysée par le muon sera atteinte si on peut obtenir qu'un muon puisse catalyser un nombre suffisant de fusions, car il en coûte de l'argent pour produire les muons.

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