一、冷聚变的概念
冷核聚变是指常温、常压下发生的核聚变反应的假说。冷核聚变不同于恒星内部、热核武器和实验性聚变反应堆中高温、高压的“热”核聚变，也不包括常温的μ子催化聚变。然而，至今尚无被主流物理学界共识接受的冷核聚变理论或现象。
1989年，电化学家马丁·弗莱施曼和斯坦利·庞斯宣布了一个震惊科学界的发现：他们的实验仪器产生了超出常规解释的异常热量，他们认为这只能通过某种核过程来解释。他们声称在电解重水的过程中，钯电极表面发生了这种效应，并检测到了少量的核反应副产物，如中子和氚。这一发现迅速吸引了媒体的广泛关注，并激发了人们对几乎无穷无尽、成本低廉能源的憧憬。
然而，随着众多科学家尝试复制这一实验却屡屡失败，以及一些原本声称成功的实验后来被撤回，人们对冷核聚变的热情开始降温。实验中的缺陷和错误逐渐被揭露，最终发现弗莱施曼和庞斯实际上并没有检测到核反应的副产物。到了1989年底，科学界普遍认为所谓的冷核聚变现象并不成立，冷核聚变由此在科学界声名狼藉。美国能源部在1989年得出结论，认为冷核聚变的实验结果不足以证明其作为一种有用能源的潜力，并决定不为冷核聚变研究提供资金支持。2004年，美国能源部再次审查了新的研究成果，得出了相似的结论，并未改变资金分配的决定。
尽管如此，几十年来，对冷核聚变的研究兴趣并未完全消失。一些研究者，尽管数量不多，但仍然坚持探索这一领域，他们通常使用低能核反应（LENR）或凝聚态核科学（CMNS）等不同的术语来描述他们的研究。值得注意的是，这类研究很少能在同行评审的主流科学期刊上发表，因此它们未能达到主流科学界所期望的严谨标准。尽管如此，偶尔还会有一些尝试复制冷核聚变实验的报道，例如2019年谷歌资助的一次实验，尽管最终也未能成功，但其结果被发表在了《自然》杂志上。
二、历史背景
1989年，电化学家马丁·弗莱施曼和斯坦利·庞斯宣布了一个震惊科学界的发现：他们的实验仪器产生了超出常规解释的异常热量，他们认为这只能通过某种核过程来解释。他们声称在电解重水的过程中，钯电极表面发生了这种效应，并检测到了少量的核反应副产物，如中子和氚。这一发现迅速吸引了媒体的广泛关注，并激发了人们对几乎无穷无尽、成本低廉能源的憧憬。
然而，众多科学家尝试复制实验的失败，以及一些最初声称成功的实验后来被撤回，逐渐降低了人们对冷核聚变的热情。实验中的缺陷和错误逐渐被揭露，最终发现弗莱施曼和庞斯实际上并没有检测到核反应的副产物。到了1989年底，科学界普遍认为所谓的冷核聚变现象并不成立，冷核聚变由此在科学界声名狼藉。美国能源部在1989年得出结论，认为冷核聚变的实验结果不足以证明其作为一种有用能源的潜力，并决定不为冷核聚变研究提供资金支持。2004年，美国能源部再次审查了新的研究成果，得出了相似的结论，并未改变资金分配的决定。
尽管如此，几十年来，对冷核聚变的研究兴趣并未完全消失。一些研究者，尽管数量不多，但仍然坚持探索这一领域，他们通常使用低能核反应（LENR）或凝聚态核科学（CMNS）等不同的术语来描述他们的研究。值得注意的是，这类研究很少能在同行评审的主流科学期刊上发表，因此它们未能达到主流科学界所期望的严谨标准。尽管如此，偶尔还会有一些尝试复制冷核聚变实验的报道，例如2019年谷歌资助的一次实验，尽管最终也未能成功，但其结果被发表在了《自然》杂志上。
三、早期研究
早在十九世纪，托马斯·格雷厄姆就认识到了钯吸收氢的能力。在1920年代后期，两位出生于奥地利的科学弗里德里希·帕内斯和库尔特·彼得斯最初报道了氢在室温下被细碎的钯吸收时，通过核催化将氢转化为氦。然而，帕内斯和彼得斯后来撤回了该报告，称他们测量的氦气是由于空气背景被污染造成的。
1927年，瑞典科学家约翰·坦德伯格报告说，他在带有钯电极的电解槽中将氢融合成氦气。基于他自己的实验工作，他向瑞典的专利局提交了一项专利申请。这项专利的内容是关于一种特定的方法，该方法旨在通过某种过程生产氦气并同时产生有用的反应能量。由于帕内斯和彼得斯撤回了他们的报告，加之坦德伯格未能合理解释物理机制，他的专利申请遭到了拒绝。
在1932年发现氘后，坦德伯格继续他的重水实验。重水是一种特殊的水，其分子由氘（deuterium，D）和氧（oxygen，O）组成，化学式为D2O。坦德伯格在重水实验方面的研究最终与弗莱施曼和庞斯后来进行的实验呈现出相似之处。然而，弗莱施曼和庞斯在进行他们的实验时，并没有意识到坦德伯格的早期工作。尽管两者的研究在方法上有所类似，但它们是独立进行的，彼此之间并没有直接的联系。
早在1956年，《纽约时报》的一篇关于路易斯·阿尔瓦雷斯在μ介子催化聚变方面的工作的文章就使用了“冷聚变”一词。
杨百翰大学的保罗·帕尔默和史蒂文·琼斯在1986年的研究中，使用了“冷聚变”一词来描述一种假设性的过程，即在行星的核心可能发生的氢同位素聚变。
在1985年克林顿·范·西克伦提交的关于这一主题的原始论文中，琼斯创造了“压电核聚变”一词。
四、后期研究
1991年之后，冷核聚变的研究逐渐淡出公众视野，只有少数研究团队在坚持探索，他们在争取公共资金支持和维持项目运作方面遇到了重重困难。尽管面临着主流科学界的质疑，这些研究者们依然执着地使用弗莱施曼和庞斯的电解实验装置进行实验。
2004年，《波士顿环球报》估计，仅有100到200名研究人员坚守在这一领域，他们的声誉和职业发展受到了不小的影响。自从围绕庞斯和弗莱施曼的争议平息后，冷核聚变研究主要依靠美国、意大利、日本和印度的私人及小额政府科研基金来维持。例如，《自然》杂志在2019年5月报道，谷歌已经投入了大约1000万美元用于冷核聚变研究。一些知名研究实验室的科学家，例如来自MIT和劳伦斯伯克利国家实验室的研究人员，多年来一直致力于建立严格的实验协议和测量技术来重新评估冷核聚变，但他们的结论是没有发生冷核聚变现象。
到了2021年，继《自然》杂志2019年发表了一些可能只能通过局部聚变来解释的异常发现后，海军水面战中心印第安海德分部的科学家宣布，他们已经联合海军、陆军和国家标准技术研究所的科学家组成团队，开展一项新的协调研究。
尽管如此，这些研究者在主流期刊上发表研究成果仍然面临挑战。他们通常将自己的研究领域称为低能核反应（LENR）、化学辅助核反应（CANR）、晶格辅助核反应（LANR）、凝聚态核科学（CMNS）或晶格使能核反应，部分原因是为了避免“冷核聚变”这一术语所带有的负面含义。
研究者们认识到，最初的实验宣布存在缺陷，这是导致冷核聚变研究边缘化的主要因素。他们长期面临资金不足，以及难以在顶级学术期刊上发表论文的挑战。在学术界，许多研究者因为担心职业风险和同行的质疑，而避免涉足冷核聚变领域。
1994年，加州理工学院的物理学教授大卫·古德斯坦发声，希望主流科学界能够对冷核聚变给予更多关注。他指出，冷核聚变已成为科学界的边缘领域，与主流科学界缺乏交流，相关的研究论文也很少能在同行评审的期刊上发表，从而缺少了科学探索中必要的严格审查和批评。古德斯坦教授还提到，由于冷核聚变研究者感觉自己被科学界孤立，他们内部也缺少了批判性讨论。在这种环境下，伪科学理论容易获得传播，给那些坚信冷核聚变领域存在严肃科学探索的人带来了更大的挑战。
美国
自1989年以来，美国海军的圣地亚哥太空和海战系统中心（SPAWAR）研究人员一直在研究冷核聚变。2002年，他们发布了一份详尽的两卷报告，名为“钯/重水系统的热量与核能特性”，并在此后寻求资金支持。这份报告连同其他学者的研究成果，促成了2004年美国能源部（DOE）对冷核聚变领域的第二次审查。
2004年，美国能源部组织了一个小组，对冷核聚变研究进行审查。审查的动机之一是麻省理工学院的彼得·哈格尔斯坦在2003年发出的一封信，以及意大利国家电力公司（ENEA）和其他研究人员在2003年国际冷聚变会议上发表的论文。审查结果显示，审稿人对于实验是否产生能量的看法有分歧。其中大多数审稿人认为即使有能量产生，这些现象也是不可重复的，且没有随着时间的推移而增加。最终，审稿人认为冷核聚变的证据不具有说服力，并未推荐联邦研究计划，但建议考虑对特定领域进行深思熟虑的个别研究提供资金支持。
冷核聚变的研究者对这份报告持更乐观的态度，认为这标志着他们作为普通科学家被对待，报告也增加了该领域的关注，并引发了对冷核聚变研究资金的吸引。然而，2009年BBC的一篇文章指出，冷核聚变研究结果仍然缺乏独立验证。2012年，百万富翁西德尼·金梅尔向密苏里大学捐款550万美元，用于建立西德尼·金梅尔核复兴研究所（SKINR），支持极端条件下氢与钯、镍或铂相互作用的研究。2016年，美国众议院军事委员会要求国防部长就低能核反应（LENR）在军事上的潜在应用进行汇报，显示了对这一领域军事应用的兴趣。
意大利
自弗莱施曼和庞斯的声明以来，意大利国家新技术、能源和可持续经济发展机构（ENEA）便资助了弗朗科·斯卡拉穆齐的研究，探究是否能从充满氘气的金属中测得额外的热量。这些研究遍布意大利ENEA的各个部门、CNR实验室、INFN、大学和工业实验室。斯卡拉穆齐的团队致力于实现可靠的可重复性，即让这一现象在每个实验单元中发生，并能在一定时间范围内保持。2006至2007年间，ENEA发起了一项研究计划，宣称发现了高达500%的过剩能量，而2009年，ENEA又主办了第15届冷核聚变国际会议。
日本
在日本，1992至1997年期间，日本国际贸易产业省赞助了一项价值2000万美元的“新氢能（NHE）”项目，专注于冷核聚变研究。1997年，随着项目结束，曾是冷核聚变研究的负责人和支持者的池上秀夫宣布：“我们未能实现最初宣称的冷核聚变。(...)我们没有理由为来年或未来申请更多资金。” 1999年，日本C-F研究学会成立，旨在推动日本国内对冷核聚变的独立研究，该协会定期举办年度会议。其中，最知名的日本冷核聚变研究者是大阪大学的Yoshiaki Arata，他在某次演示中声称，在向含有钯和氧化锆混合物的电池中引入氘气时，会产生额外的热量，这一发现得到了日本研究员Akira Kitamura的支持，他来自神户大学，以及SRI的迈克尔·麦克科比。
印度
1990年代，由于主流科学家之间缺乏共识，以及美国对该研究的谴责，印度停止了在巴巴原子研究中心进行的冷核聚变研究。然而，2008年，国家高级研究所建议印度政府重启这项研究。随后，在金奈的印度理工学院、巴巴原子研究中心和英迪拉·甘地原子研究中心启动了相关项目。尽管如此，由于科学家之间持续的怀疑，实际上自1990年代以来，研究几乎没有进展。2015年，《当代科学》这一印度多学科期刊的一个特别栏目发表了33篇冷核聚变论文，这些论文的作者包括了许多主要的冷核聚变研究者，其中也有几位印度研究者。
五、相关会议
自1990年首次举办以来，国际冷聚变会议（ICCF）已经成为冷核聚变研究者的主要交流平台，大约每12至18个月召开一次。早期，由于担心批评意见会被外界利用，一些与会者在讨论中避免提出批评，这可能无意中助长了非理性观点的传播，影响了该领域严肃科学的开展。随着时间的推移，除了像道格拉斯·莫里森这样的少数例外，批评者和怀疑论者很少参与这些会议，莫里森一直活跃直至2001年去世。2004年成立的国际凝聚态核科学学会（ISCMNS）将会议名称更改为国际凝聚态核科学会议，但在2008年又重新使用了旧称。尽管“低能核反应”（LENR）这一术语被用来描述冷核聚变研究，但“冷核聚变”这一标签在塑造该领域的集体身份方面仍具有重要的社会意义。
美国物理学会（APS）自2006年起，在每年两次的会议中纳入了冷核聚变议题，美国化学学会（ACS）自2007年起，会议中也加入了关于冷核聚变的特邀研讨会。ACS项目主席戈帕尔·科因巴托尔强调，面对全球能源危机，有必要探索所有可能的解决方案。
2009年3月，在美国化学学会会议上，美国海军太空和海战系统中心（SPAWAR）的研究人员报告说，他们使用重水电解装置和CR-39探测器探测到了高能中子。这些中子被认为是核反应的迹象。然而，要使这一发现被广泛接受，需要对中子的数量、能量和时间进行更精确的定量分析，并排除其他潜在的来源。
参考链接：
- https://en.wikipedia.org/wiki/Condensed_Matter_Nuclear_Science
- https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%86%B7%E6%A0%B8%E8%81%9A%E5%8F%98
- https://en.wikipedia.org/wiki/Cold_fusion