Ce domaine de la physique, qu’est la science nucléaire dans la matière condensée, fut découvert par Stanley Pons et Martin Fleischmann. Stanley Pons était alors président du département de chimie de l’université de l’Utah et Martin Fleischmann était professeur à l’université Britannique de Southmapton, membre de la Royal Academy (l’équivalent de l’Académie des Sciences en France), il était reconnu comme un des meilleurs électrochimistes de son époque. Ces personnes étaient d’éminents scientifiques, tout à fait à même de pouvoir effectuer une telle découverte.
Lors de leurs études expérimentales, entre 1985 et 1989, ces deux découvreurs avaient fait l’hypothèse que la proximité des atomes de deutérium introduit par électrochimie dans une matrice métallique de palladium suffirait pour permettre la fusion des deux atomes d’hydrogène, donnant naissance à de l’hélium accompagné d’une immense quantité d’énergie.
Les mesures de calorimétrie très fines qu’ils utilisaient leur permirent de montrer que les excès de chaleur observés ne pouvaient pas être expliqués par des réactions chimiques. Sans avoir la preuve formelle, ils pensèrent que les réactions étaient d’origine nucléaire. Sous la pression du président de l’Université de l’Utah, ils décidèrent d’aller de l’avant en écartant la méthode scientifique de publication classique et le 23 mars 1989, ils annoncèrent par voie de conférence de presse leur découverte qui marquait le début d’une nouvelle ère pour la science et la technologie.
Les médias s’emparèrent de la « fusion froide », et de nombreux laboratoires et universités au travers le monde décidèrent de reproduire cette réaction. Trois laboratoires de renom, le MIT de Boston, le Caltech à Pasadena et le laboratoire Horwell en Grande Bretagne se chargèrent de vérifier les dires des deux savants. Après des essais infructueux ils annoncèrent que Pons et Fleischmann avaient probablement falsifié leurs résultats et menti au public. Ce fut la fin de l’investigation publique américaine dans ce domaine pour plus de dix ans.
Les raisons de leurs échecs sont maintenant bien connues de la communauté de scientifiques qui travaille sur ce sujet de recherche. De par les études rigoureuses qui furent menées, une meilleure compréhension des paramètres permettant le déclenchement des réactions en a émergé. Une des raisons principales est le faible taux de chargement de l’électrode de palladium par le deutérium. Cette condition importante n’était pas encore connue en 1989.
Cette science part du principe que des réactions nucléaires peuvent se produire dans de la matière condensée en présence d’hydrogène ou de ses isotopes. Alors qu’en physique nucléaire les réactions sont à deux corps, par exemple, deux noyaux de deutérium entrant en collision dans le vide. Dans un solide, c’est l’ensemble du matériau qui intervient. Nous sommes dans le cadre de réactions à N corps. Cette nouvelle science n’avait jusqu’alors jamais été envisagée.
La fusion froide est à l’opposé de ce qui est en cours de développement à Cadarache avec ITER où les noyaux d’hydrogène sont envoyés les uns contre les autres avec une grande énergie cinétique, il en résulte une très haute température (150 millions de degrés). La fusion froide au contraire se déroule à température proche de la température ambiante, d’où son appellation.
Dans les faits, la recherche en physique nucléaire et physique des particules a évolué pendant 60 ans suivant une motivation principale, l’augmentation de l’énergie de collision. La raison de cette recherche réside dans la possibilité de pouvoir observer de plus petits constituants de la matière. Cette course à récemment atteint son paroxysme avec le début des mesures faites au CERN au moyen du LHC (Large Hadron Collider).
Cependant, les réactions à basses énergies ont eu peu ou pas de crédits de recherche pendant très longtemps. Elles furent faites à une époque ou les instruments étaient bien moins précis que ceux que nous utilisons de nos jours. Alors que cet intérêt renait dans l’ensemble de la communauté scientifique, les analyses montrent que nos modèles sont incomplets.
Afin de satisfaire à une approche de vulgarisation, il est important de comprendre la nature des réactions qui se produisent dans nos centrales nucléaires Françaises (de type fission de noyaux lourds). Elles ont pour conséquence de traumatiser, avec une énergie très importante, la matière mise en oeuvre.
L’avantage est que le gain net en énergie produite par réaction est très important, rendant cette technologie économiquement très intéressante et relativement facile à mettre en oeuvre. Par contre, la matière s’est vue modifiée tellement violemment que son instabilité provoque une émission de rayonnement ionisant dangereuse, très importante pour une très longue durée.
Les réactions nucléaires qui se produisent dans la matière condensée sont différentes de celles qui se produisent dans les expériences à haute énergie. Les mécanismes en jeu ne provoquent pas la production de rayonnements dangereux. Cela permettra de réaliser dans l’avenir des petites centrales à fusion froide qui pourront être implantées aussi bien dans une habitation que dans une voiture.