El «timo de la margarita» y el catalizador de energía E-Cat HT2 de Rossi

Se acaba de publicar en ArXiv un artículo que presenta los resultados de tres experimentos con el catalizador de energía E-cat HT de Andrea A. Rossi. El artículo proclama un COP (cociente entre la potencia de salida y la de entrada) de 2,6 ± 0,5 (E-cat HT2, experimento en marzo de 2013) y de 2,9 ± 0,3 (E-cat HT2, exp. en diciembre de 2012). Se trata de un timo. El COP real es menor que la unidad. Si no lo fuera, implicaría una ganancia en energía imposible de explicar mediante reacciones químicas. Ya expliqué en «El secreto está en la (toma de) masa,» Naukas.com, 30 julio 2012, cómo funcionaba E-cat, pero era sólo una hipótesis, pues no tenía pruebas ni posibilidad de realizar los experimentos oportunos. Los autores del nuevo artículo los han hecho por mí y confirman la hipótesis. Fuera de toda duda, se trata de un timo, el «timo de la margarita.» El nuevo artículo técnico es Giuseppe Levi et al., «Indication of anomalous heat energy production in a reactor device containing hydrogen loaded nickel powder,» arXiv:1305.3913, 16 May 2013.

«Me quiere, no me quiere, me quiere, no me quiere, …,» pronuncias en voz alta mientras le quitas los pétalos a una margarita; al final, acabas (casi siempre) con un «me quiere.» ¿Por qué? Porque la mayoría de las margaritas tienen un número impar de pétalos. Lo mismo pasa con el catalizador de energía E-Cat en su nueva versión HT y HT2. Se afirma que la potencia eléctrica es suministrada al reactor mediante pulsos rectangulares (los pulsos en color rojo en la figura). En los experimentos se mide con una cámara infrarroja la emisión de radiación térmica del reactor y se estima la cantidad de energía radiada por la ley de Stefan. El resultado para la potencia emitida es la curva azul. Obviamente, se produce más energía que la suministrada (COP > 1).

Ahora bien, si la hipótesis que yo presenté en Naukas.com es correcta, la potencia pulsada medida está puenteada y en realidad es una potencia continua, no pulsada. Si las curvas rojas fueran continuas, el COP sería menor que la unidad y muchas reacciones químicas podrían explicar la potencia emitida por el reactor. No hay que recurrir a ningún fenómeno físico exótico. Todo se reduce a un timo. El «timo de la margarita.»

Muchos lectores dirán que no tengo pruebas y que mi afirmación sólo indica mi ignorancia. Sin embargo, en el artículo pone que el sistema de la alimentación de potencia eléctrica al reactor es secreto y no fue mostrado a los autores («They were fed by a TRIAC power regulator device which interrupted each phase periodically, in order to modulate power input with an industrial trade secret waveform»). Por ello sólo les dejaron medir la potencia desde fuera, sin acceso a la conexión real que suministraba la potencia. ¿Por qué un generador de pulsos eléctricos cuadrados debe ser considerado un secreto industrial? Cualquiera de mis estudiantes de ingeniería es capaz de diseñar uno. La única explicación, en mi opinión escéptica, es que se utiliza un «truco» (el «puente» que comenté en mi entrada para Naukas.com). Si quienes han realizado las pruebas no han podido medir el suministro directo de potencia eléctrica y se han tenido que creer lo que dice Rossi (que es una inyección pulsada), en mi opinión, es porque no se trata de una inyección pulsada, sino una inyección continua. Más aún, si una inyección continua explica perfectamente el resultado obtenido sin recurrir a física exótica, como físico, no me queda otro remedio que considerar, repito, que estamos ante «el timo de la margarita.»

Por cierto, me apena el artículo de Tommaso Dorigo, «Is Cold Fusion For Real ?!,» A Quantum Diaries Survivor, May 20th 2013. Sugiere que el sistema E-cat HT de Rossi podría funcionar a la vista de los resultados de los experimentos. Siendo Dorigo un físico experimental (en física de partículas, trabaja en CMS, LHC) y siendo su blog muy visitado, me ha dolido que haga comentarios de este tipo. Para un físico debería ser obvio el «timo de la margarita.»

Coda final: En este blog también puedes leer «Mi opinión sobre la fusión fría alcanzada por los italianos Focardi y Rossi,» 19 enero 2011; y «Francis en Amazings.es: E-CAT, el secreto está en la (toma de) masa,» 30 julio 2012. También recomiendo Maikelnai y Francis, «Aunque la LENR se vista de seda, fusión fría se queda…,» Naukas.com, 7 noviembre 2012.

PS (24 mayo 2013): Por lo que parece, la «prueba independiente» del sistema de Rossi no es tal, ya que fue realizada por el propio Rossi, quien prefirió omitir su nombre entre los autores del artículo para que pareciera una «prueba independiente.» Más aún, uno de los firmantes del artículo en ArXiv, Hanno Essén, afirma que su nombre fue incluido en el artículo, pero que él no ha hecho nada en el experimento. Rossi le pagó el viaje para que fuera testigo del experimento. Nada más. Aparece como firmante porque cree que si él mismo hubiera hecho los experimentos habría obtenido los mismos resultados que Rossi y sus prosélitos. Por ello, no le importa aparecer como firmante aunque no haya hecho nada. Andrea Rossi es un timador, fuera de toda duda. Steven B. Krivit, «Rossi Manipulates Academics to Create Illusion of Independent Test,» New Energy Times, May 21, 2013. Otra opinión escéptica en Lubos Motl, «Tommaso Dorigo impressed by a cold fusion paper,» TRF, May 21, 2013.

Cómo extraer energía de un campo gravitatorio (o el proceso de Penrose y energía gratis a partir de un agujero negro)

Permitidme parafrasear a J. Güémez, «Aplicaciones de Termodinámica. Agujeros Negros,» del Departamento de Física Aplicada de la Universidad de Cantabria. Un agujero negro obtenido del colapso de una estrella no tiene «pelo», es decir, está caracterizado sólo por su masa (la remanente tras el colapso), su carga eléctrica (normalmente las estrellas son neutras, luego el agujero negro lo será también) y por su momento cinético (normalmente las estrellas rotan). De un agujero negro con sólo masa (de Schwarzschild) no se puede obtener trabajo, sin embargo, un agujero negro rotante (de Kerr) puede ser utilizado para extraer energía «gratis» de su campo gravitatorio. Ello requiere frenarlo, extrayendo parte de su energía de rotación en ese proceso. Una manera de lograrlo es mediante el llamado «proceso de Penrose» (R. Penrose, «Gravitational collapse: the role of general relativity,» Rivista del Nuovo Cimento, 1: 252-276, 1969 ; reprinted as «Golden Oldie» en General Relativity and Gravitation, 34, 2002 ).

Penrose propone lanzar un proyectil de tal manera que en un punto determinado de su camino se divide en dos partes. Una parte es capturada por el agujero negro, mien tras que la otra incrementa su velocidad, su energía cinética, que puede utilizarse de forma «práctica». En este proceso el agujero negro se frena, pierde energía de rotación, que es recuperada por el fragmento que escapa.

¿Cómo lograr un lanzamiento de este tipo? Hay que aprovechar que los agujeros negros de Kerr tienen su horizonte de sucesos (región donde lo que cae dentro ya no vuelve a salir) rodeado por una región, la ergosfera (Penrose en la figura le llama límite estacionario) con forma oblonga (en la figura el corte transversal por la mitad la muestra «circular»). Hay que lanzar el objeto de forma adecuada hacia la ergosfera y que en ella se divida en dos mediante una explosión controlada. La ilustración del proceso de Penrose en esta figura, debida al propio Penrose, muestra cómo una civilización «avanzada» aprovecha la energía rotacional de un agujero negro como fuente de energía «gratis».

Esta idea de Penrose, obviamente «poco práctica» en la actualidad, fue clave para que Jacob Bekenstein decidiera proponer que se debía asignar entropía a los agujeros negros (Jacob D. Bekenstein, «Extraction of Energy and Charge from a Black Hole,» Physical Review D, 7: 949-953, 1973 ). Su idea aprovechaba que Hawking demostró que el área del horizonte de sucesos de un agujero negro no puede decrecer (Stephen W. Hawking, «Black holes in general relativity,» Communications in Mathematical Physics, 25: 152-166, 1972 ). La idea de la entropía asociada a los agujeros negros rápidamente llamó la atención de Hawking quien la llevó al extremo «sugiriendo» que los agujeros negros radian (radiación de Hawking), artículo que «era la bomba,» como observó en sus discusiones en Moscú con Zeldovich (en su libro «» lo cuenta muy bien) por lo que decidió enviarlo a la prestigiosa Nature, S. W. HAWKING, «Black hole explosions?,» Nature 248, 30-31, 1974 . El artículo es ya histórico y está considerado como el primer ejemplo de efectos gravitatorios cuánticos (el título es una pregunta porque sólo el experimento puede decir si la radiación de Hawking existe o no en la Naturaleza). El agujero negro radia como si fuera un cuerpo (negro) caliente a una temperatura dada. Conforme radia, pierde masa, se vuelve más caliente y radia más. 

Hagamos números. Para un agujero negro de «bolsillo», con una masa de unos mil billones de gramos, el proceso de radiación acelerada conducirá a que en la última décima de segunda de «vida» del agujero negro se produzca una explosión que emita la energía equivalente a un millón de bombas H de 1 megatón (a escalas astronómicas esta energía es «ridiculamente» pequeña); por cierto, dicho agujero negro de «bolsillo» estaría a una temperatura de un billón de grados Kelvin. Nota: nuestro Sol tiene una masa de unos 20 mil millones de billones de billones de gramos, con lo que su temperatura de Hawking es de sólo una décima de millonésima de grado Kelvin (mucho más pequeña que la temperatura del fondo cósmico de microondas, unos 2.7 grados Kelvin). Estos datos numéricos están extraídos del artículo original de Hawking.

La extracción de energía de un agujero negro en rotación parece algo muy «exótico». Mucha gente no entiende bien qué es un agujero negro (incluso los que no rotan). Una ilustración muy bonita de qué es un agujero negro (su horizonte de sucesos) es la salmón en la cascada (figura extraída de Andrew J. S. Hamilton and Jason P. Lisle, «The river model of black holes,» Am. J. Phys. 76: 519-532, June 2008 ). El salmón de arriba, más allá del horizonte (raya roja) puede escapar de la cascada nadando contra corriente. Sin embargo, a partir de cierta pendiente, el salmón ya es incapaz de escapar de la cascada y cae a ella inexorablemente. La analogía explica por qué la luz no puede escapar del interior del horizonte de sucesos (donde la velocidad de escape es mayor que la velocidad de la luz y por tanto inalcanzable) y por qué una estrella no puede permanecer en reposo dentro del horizonte de sucesos (necesariamente colapsa, o cae). Se puede aplicar la analogía del río al agujero negro de Kerr (en rotación). La respuesta sorprende y es afirmativa (el artículo Hamilton y Lisle la presenta). El río que equivale a un agujero negro no sólo está caracterizado por la velocidad (del agua) sino también por una torsión (twist), debida a fuerzas de marea. La matemática no es complicada pero la analogía no es tan clara como en el caso anterior.

¿Podemos extraer energía «gratis» del vacío? (o sobre las fuerzas de Casimir)

El vacío, en física cuántica, «no está vacío.» Esta sorprendente característica de la física cuántica es consecuencia directa del principio de incertidumbre de Heisenberg y ha sido verificada experimentalmente en múltiples ocasiones: dos placas conductoras no cargadas separadas por el vacío «sienten» una fuerza de atracción debida al vacío, fenómeno descubierto en 1948 por el danés Hendrick Casimir.  

Muchos han tratado de obtener energía «gratis» del vacío utilizando el efecto Casimir o sus variantes (por ejemplo, el «Research Laboratory for Vacuumenergy«). Los detractores de la idea, amparándose en la termodinámica, consideran que es imposible generar un «perpetuum mobile» ya que la fuerza de Casimir siempre es atractiva, luego para conseguir un movimiento útil (oscilación) hay que revertir el movimiento logrado añadiendo energía, con lo que en promedio la «energía gratis» obtenida es cero. ¿Realmente no es posible obtener «energía gratis» del efecto Casimir?

Incluso si se pudiera, la fuerza de Casimir (y la energía a obtener) es extremadamente pequeña. Se necesitarían dos placas de 200 kilómetros cuadrados separadas por una micra (millónesima de metro) para conseguir energía potencial suficiente para encender una bombilla de 100 watios durante un segundo.

Afortunadamente, una energía (fuerza) tan pequeña podría servir para poner en funcionamiento un sistema microelectromecánico (MEMS), pequeñas máquinas de tamaño micrométrico, normalmente implantadas en chips de silicio y fabricadas con la misma tecnología (fotolitografía) que la CPU de nuestro ordenador. Esto no es utópico. Ya se hizo hace casi una década. H. B. Chan, V. A. Aksyuk, R. N. Kleiman, D. J. Bishop, Federico Capasso, «Quantum Mechanical Actuation of Microelectromechanical Systems by the Casimir Force,» Science, Vol. 291. no. 5510, pp. 1941-1944 (2001), construyeron un dispositivo de torsión micromecánico en el que una placa de polisilicio rota alrededor de dos hilos finos «gratis» gracias a las fuerzas de Casimir debidas a la presencia de una superficie esférica metálica cercana (a pocos nanómetros de distancia). Las figuras (A) y (B), arriba, muestran imágenes del dispositivo. El dispositivo, como muestra la figura inferior (arriba) es un torsor que se mueve un ángulo extremadamente pequeño (micro-radianes), sometido a fuerzas de nanoNewtons.

Un artículo que muestra como ha avanzado la microelectromecánica y la nanoelectromecánica basada en fuerzas de Casimir es «Casimir Forces and Quantum Electrodynamical Torques: Physics and Nanomechanics,» Capasso, Munday, Iannuzzi, and Chan, IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, Volume 13, Issue 2, Page(s):400 – 414 (2007).

Estos ejemplos ratifican que el vacío en la teoría cuántica del electromagnetismo, llamada electrodinámica cuántica, realmente no está tan vacío como cabría esperar. El principio de incertidumbre de Heisenberg permite que en espacios o en tiempos muy pequeños la incertidumbre en momento lineal o en energía permita la constante creación (y subsiguiente destrucción) de partículas elementales de todo tipo, pero que no son medibles experimentalmente, se denominan virtuales. En promedio se crean tantas partículas (energía) como se destruyen, luego en circunstancias simétricas el resultado es exactamente cero.

Pero, volvamos al principio, ¿podemos extraer «energía gratis» del vacío? En este sentido el artículo de R. D. Schaller and V. I. Klimov, «High Efficiency Carrier Multiplication in PbSe Nanocrystals: Implications for Solar Energy Conversion,» Physical Review Letters, Volume 92, Issue 18,  186601 (2004), ofrece una respuesta interesante. En una célular solar estándar cada fotón excita un sólo electrón y se puede demostrar que su eficiencia teórica máxima es del 35% (energía generada a partir de la recibida). En las células solares basadas en nanocristales desarrolladas por Klimov en el Laboratorio Nacional de Los Alamos, un fotón es capaz de excitar más de un electrón. ¿Cómo es posible? La explicación cuántica es que el electrón excitado «desaparece» en el vacío e interactúa con otros (hasta 7) electrones del vacío (virtuales) y extrae energía de ellos. El coeficiente teórico de eficiencia máxima es por tanto del 700% aunque en la práctica sólo se alcanza del orden del 100% de eficiencia, eso sí, gracias a «robarle» energía al vacío. Técnicamente el proceso se denomina «recombinación de Auger».

Todavía queda muho para que estas primeras experiencias sobre «cómo extrear energía gratis del vacío» alcancen dispositivos comerciales que todos podamos aprovechar. Pero los avances, aunque lentos, van en la dirección de una respuesta afirmativa a nuestra pregunta inicial.

ACTUALIZACIÓN (1 de marzo de 2008)

Se ha propuesto teóricamente un nuevo mecanismo de movimiento «gratis» basado en fuerzas de Casimir (ver dibujo arriba): MirFaez Miri, Ramin Golestanian, «A frustrated nanomechanical device powered by the lateral Casimir force,» ArXiv preprint (Submitted 28 February). Todavía no se ha construido físicamente (experimentalmente) y no sé si se logrará próximamente pues los dispositivos nanotecnológicos corrugados son difíciles de fabricar.

El motor de agua, utopía o realidad (o la conspiración de las petroleras en contra de la «energía gratis»)

¿Es fiable una noticia publicada en BBC Mundo Ciencia.com? «Sólo agua en mi tanque, por favor» afirma que un automóvil que funcione con agua será una realidad próxima. Aluden a un grupo de investigadores de la Universidad de Minnesota en EE.UU. y del Instituto de Ciencia Weizmann en Rehovot, Israel. La noticia no es original, apareció en la revista NewScientist «A fuel tank full of water«. Con 45 litros de agua y «boro» como reactivo, se liberan 5 kg de Hidrógeno. Como el motor de hidrógeno es una realidad. El resultado es «energía gratis» para todos. Afirman que el físico argentino Juan Carlos Bolcich (especialista en energía basada en Hidrógeno) cree que la iniciativa es viable. «El boro, el sodio o el calcio son elementos que en contacto con el agua son muy reactivos y permiten separar el oxígeno del hidrógeno que intervienen en la composición molecular del agua», explica. En este proceso, queda un residuo (hidróxido de boro) que debe ser reciclado para «volver a obtener un tipo de boro en la composición química, dimensión y características debidas para ser cargado nuevamente como reactor junto con el agua en el vehículo».

El artículo va más allá y afirma que la compañía «PowerBall Technologies espera conseguir una máquina que vaya alimentándose de hidrógeno liberado de un tanque de agua gracias a unas pelotitas plásticas cargadas con sodio» [PowerBall Technologies es una compañía que «parece un timo», no encuentro su página web y referencias como esta de Fuel Cell Today, llevan a una página web «timo»; debe ser que yo soy «inútil e incapaz» de encontrarla]. La empresa israelí Engineuity «promete tener un prototipo en tres años cuyos costos de funcionamiento serán comparables a los de un automóvil cuyo motor funciona con combustible convencional derivado del petróleo». En la página web de esta compañía se afirma que usando un hilo metálico ligero (como aluminio o magnesio), agua y un dispositivo «especial» de conversión, la compañía ha conseguido un flujo continuo de hidrógeno, que puede ser usado como combustible en un autómovil especialmente preparado.

El problema del petróleo ya está resuelto ¡ Aleluya ! Será sustituido por «el problema del boro».

Recordad que el motor de gasolina también necesita oxígeno (que extrae del aire). El motor de boro (si preferíis de hidrógeno, aunque lo que se le echa al tanque es boro, el reactivo) necesita agua (que no se extrae del aire). El boro con el agua produce hidrógeno y óxido de boro. El óxido de boro se recicla aportando energía (¿de dónde?) para recuperar el boro original. El hidrógeno es buen combustible (el primer motor de hidrógeno es de 1807), pero el petróleo será sustituido con toda seguridad por el hidrógeno como vector energético. La economía del hidrógeno será la economía del s. XXI.

Conocerán estos periodistas (de NewScientist) y estos inventores (americanos e israelíes) al extremeño Arturo Estévez Varela (a quien Franco mandó parar el motor de agua). Bueno, ¡¡ eso dicen !! «El invento del extremeño quedó en punto muerto por orden del dictador tras recibir un informe desfavorable de la Escuela de Ingenieros (…) porque «ya se ha hecho bastante el ridículo»». Mucho se ha escrito sobre este inventor («El revolucionario invento de un extremeño cobra actualidad 30 años después«) cuyo ‘motor de agua’ «fue acogido con desdén y escepticismo pese a las numerosas pruebas que realizó por toda España ante auditorios repletos de personas, en las que utilizaba agua a la que se añadía un producto nunca revelado». «Su creador alcanzó la notoriedad y se hizo popular entre la gente llana». «Después de fallecer en el anonimato, Arturo Estévez Varela ha vuelto a adquirir el renombre que tuvo tres décadas atrás».

«El domingo, 29 de abril de 1971, (…) vertió (…) en un pequeño motor de explosión (…) un litro de agua de la que previamente había bebido un niño (¿ pobre niño !). Tras algunas manipulaciones y de algunas intermitentes explosiones el motor se puso en marcha. El inventor acercó su nariz al tubo de escape y aspiró el gas que salía para exclamar ante la sobrecogida concurrencia: ¿oxígeno!.» En realidad el motor funcionaba a «trompicones» (según testigos) y no se le podía someter a esfuerzos, pues se calaba.

¡ Qué bonito es soñar ! Investigar cuesta mucho trabajo, muchas horas de esfuerzo, … pero qué bonito es soñar que uno puede resolver uno de los grades problemas de la Humanidad. Os auguro que volverán muchos Arturo más.