Kemistens långa väg till bråk om kärnreaktioner

Det här är andra delen i Forskning & Framstegs serie om hur idén om ultratätt väte tagit sig fram genom forskningssystemet.

Forskaren Leif Holmlid har jobbat i över 15 år med att undersöka ett materiatillstånd han gett namnet ultratätt väte, eller H(0). Rönen från detta arbete är utgångspunkten för företaget Lazerah, som Forskning & Framsteg har skildrat i en tidigare artikel. Ambitionen är att skapa en ny typ av energigenerator som ska revolutionera samhällets energiförsörjning.

2019 sammanfattade Leif Holmlid arbetet med ultratätt väte i en översiktsartikel i den vetenskapliga tidskriften Physica Scripta. Han tryckte han starkt på allt som är revolutionerande med upptäckten. Han beskrev en materiaform som kan ha betydelse för partikelfysiken, för rymdfysik, inom kärnfusion, vätelagring och materialforskning. Det står till och med: ”Mänsklighetens överlevnad kan bero på hur väl och hur snabbt den småskaliga kärnfysiken i ultratätt väte kan implementeras för energiproduktion på jorden och för framdrivning i rymden.”

Andra forskare ifrågasätter om ultratätt väte över huvud taget finns, men framför allt att det skulle förekomma den typ av kärnreaktioner som Leif Holmlid beskriver. De flesta tycks mest strunta i Leif Holmlids artiklar, men när han har uttalat sig i en bredare offentlighet har han fått skarpa mothugg, inte minst från fysiker. Leif Holmlid är kemist. När han rör sig in på kärnfysikens område tycks han och fysikerna delvis tala olika språk.

Vetenskapen är ett projekt där varje forskare lägger små pusselbitar i en detaljerad världsbild. Ingen har fullständig överblick och många bitar saknas ännu, men målet är att alla delar ska passa ihop. Olika fysiker jag har talat med säger att ultratätt väte inte går att få ihop med den kunskap som de har samlat ihop om sina områden.

När jag möter Leif Holmlid förstår jag vad det är hos honom som inger respekt. Han har svar på allt, och uttalar sig mycket bestämt. Han är också väldigt noga med att poängtera att arbetet bygger på en lång rad faktiska experiment och publicerade mätningar.

– Jag har inte någon teori som jag vill bevisa eller så, utan jag har hela tiden byggt experiment som talar om för mig vad som händer, säger Leif Holmlid.

Han tillbakavisar kritiken han fått genom åren.

– När folk kommer och säger att det är si eller så är det bara dumheter, för de har inte gjort experimenten! Jag har inte letat efter ultratätt väte, jag har mätt bindningsavstånden. Man kunde ha valt ett annat namn, men att det är väldigt tätt väte, det är ganska uppenbart, säger han.

Ultratätt väte, med extremt korta bindningsavstånd mellan atomerna, är utfallet av den senaste etappen på en lång forskarbana. Idéerna och experimentmetoderna som ledde fram till ultratätt väte går att spåra ända till Leif Holmlids doktorandtid, och har utvecklats under hans tid som forskare i fysikalisk kemi vid Göteborgs universitet.

När jag letar tillbaka i historien visar det sig att Leif Holmlid har haft konfrontationer med andra forskare redan när det gäller tidigare delar av hans forskning. Vetenskaplig oenighet är inget ovanligt – hårda diskussioner är en del av vetenskapens vardag – men det kan vara intressant att följa hur just denna historia har utvecklat sig.

Även om Leif Holmlids olika idéer vid första anblick ser ganska olika ut har de en gemensam nämnare. Den har hela tiden varit kemin på ytor vars egenskaper påverkas av alkalimetaller, en grupp av grundämnen som karakteriseras av att det bara finns en ensam elektron i det yttersta elektronskalet. Det som lett fram till dagens omstridda publikationer började i nära kontakt med världsledande forskare inom fysikalisk kemi.

Leif Holmlid började sin forskarbana 1967, när han blev antagen som doktorand.

– Jag har nog alltid velat bli forskare. Jag tänkte att jag skulle bli biokemist, så jag började läsa kemi, säger han.

Sedan kom studierna att innehålla mer fysik och matematik. Till slut hittade han en forskningsinriktning han tyckte var spännande på en ny institution för fysikalisk kemi vid Göteborgs universitet, med en dynamisk professor som hette Gunnar Aniansson. Eftersom han började arbeta med ett område där det inte fanns några experter i Sverige fick han en handledare från Tyskland: Jan Peter Toennies.

– Han kom upp från Bonn en gång i kvartalet ungefär. Det var spännande att få lära känna någon som var topp inom sitt område, berättar Leif Holmlid.

Avhandlingen handlade om en teknik för att låta molekyler mötas under kontrollerade former så att det gick att undersöka vad som händer när de reagerar med varandra. Leif Holmlid byggde upp experimentapparaten för korsade molekylstrålar och lärde sig att tolka dess respons. Han fick bland annat i uppdrag av Jan Peter Toennies att förstå detektorn som fångade upp molekylerna, och det var det som först fick honom att titta på alkalimetaller på ytor.

Doktorsavhandlingen gjorde Leif Holmlid till en av Sveriges främsta experter på just tekniken med korsade molekylstrålar. Han och flera andra från hans institution fick vara med vid prisutdelningen och Nobelfesten när kemipriset 1986 gick till Dudley Herschbach, Yuan Lee och John Polanyi, som gjort genombrott i detta fält.

En av deltagarna på Nobelfesten den gången var doktoranden Gunnar Nyman, numera professor i fysikalisk kemi vid Göteborgs universitet. Han hade sökt sig till Leif Holmlids forskargrupp för att det var den gruppen inom fysikalisk kemi i Göteborg där det hände saker.

– Leif hade många idéer och var väldigt engagerad. Han ville alla oss i gruppen väl och ställde sig bakom oss i alla lägen, säger Gunnar Nyman.

Däremot var kanske inte alla delar av Leif Holmlids personlighet lika mycket till hans fördel. Enligt Gunnar Nyman kunde Leif Holmlid ha svårt att ta till sig kritiska synpunkter när hans idéer ifrågasattes.

– Det upplevde jag rakt av när vi skrev en artikel och fick kommentarer av en referee som Leif inte ville ta till sig. Det slutade med att jag själv skrev om artikeln innan vi skickade in den igen, säger Gunnar Nyman.

Under 1980-talet började Leif Holmlid att arbeta med termojonomvandlare. Tekniken bygger på att sänka energin som krävs för att elektroner ska lossna och kunna ledas bort från en gränsyta. Då kan värmeenergi räcka för att elektronerna ska ryckas loss och ge en elektrisk ström. Det tycks ha varit en ganska trendig idé på sin tid.

En möjlig tillämpning var energiförsörjning i satelliter och rymdsonder, en annan att använda tekniken i kärnkraftverk för att kunna få ut el direkt utan att behöva koka vatten och driva turbiner.

– Ryssarna jobbade mycket med detta innan Sovjetunionen kollapsade. Under 20 år var det en stående stor avdelning på alla energikonvent som hölls i världen, säger Leif Holmlid.

Han var själv med och arrangerade ett möte för specialister på termojonomvandlare i Göteborg 1993.

Tillsammans med sin tidigare doktorand Robert Svensson drog han igång sitt första företag, CL advanced energy research AB, med sikte på kommersiell tillverkning av termojonomvandlare. Leif Holmlid och Robert Svensson registrerade ett par patent både i Sverige och USA, men företaget lyckades inte bygga någon färdig produkt innan det fick slut på resurser och fick läggas ner.

– Ytorna inuti kunde vi bygga och de fungerade mycket bra. Men vi kunde inte själva bygga de speciella behållarna som behövdes, säger Leif Holmlid.

Termojonomvandlaren behövde tåla hög temperatur och kunna leda ut elektriciteten, samtidigt som den på ett säkert sätt kunde innesluta den cesiumånga som var en del av knepet.

Termojonomvandlare används inte i praktiken någonstans i världen i dag. Det som på den tiden var ett dynamiskt forskningsfält verkar i dag i stort sett ha tynat bort.

Under tiden hade Leif Holmlid fördjupat sig i det som skulle bli grunden för hans andra och tredje företag, nämligen speciella tillstånd som kan uppstå på ytor med alkaliatomer. Grunden var teoretiska beräkningar från den sovjetiska fysikern Edward Manykin och ett par av hans kollegor.

Från 1980 och framåt lade den sovjetiska forskargruppen fram teorin för hur atomer som har absorberat extra energi, och därför har elektroner i mycket vida banor, skulle kunna kondensera och bilda stabila kluster med ledningsegenskaper som en metall. Detta materiatillstånd har kallats Rydbergsmateria. Först undersökte Leif Holmlid Rydbergsmateria av cesium, men sedan började han också titta på kalium och väte.

– I början när jag höll på med Rydbergstillstånd sade alla att det är omöjligt, det kan inte bildas några Rydbergstillstånd på ytor, så det är inte lönt att forska vidare på det, säger Leif Holmlid.

Leif Holmlid fortsatte att utveckla sina experiment ändå.

Gunnar Nyman upplevde redan som doktorand att somliga i omgivningen fick en negativ inställning till Leif Holmlid på grund av hans attityd. När han kom tillbaka institutionen på Göteborgs universitet efter att ha forskat några år på andra platser såg han detta igen.

– Jag var på några seminarier som han höll på institutionen. Många var tveksamma, men han blev irriterad när folk ställde frågor. Han skulle nog behöva kommunicera på ett annat sätt för att nå ut med sina idéer, säger Gunnar Nyman.

Det skedde en ren konfrontation angående just Rydbergsmateria 1994, när Leif Holmlid fick avslag på sin ansökan om forskningspengar från dåvarande Naturvetenskapliga forskningsrådet (NFR). Han överklagade. Fysikern Mats Larsson berättar att han och kollegan Finn Karlsson reste dit för att utvärdera Leif Holmlids experiment tillsammans med den särskilt inkallade amerikanska kemisten Sheldon Datz.

Leif Holmlid själv anser att hela saken hanterades undermåligt.

– Sheldon Datz ville inte titta in i apparaten, han undersökte den inte över huvud taget, säger Leif Holmlid.

Själv fortsatte Leif Holmlid hur som helst att forska om Rydbergsmateria tillsammans med sina studenter, och han har publicerat löpande.

– Det finns ju hundra publikationer på det, av mig om inte annat. Och de visar väldigt tydligt att det finns Rydbergstillstånd vid ytor. Protesterna har tystnat, säger Leif Holmlid.

Vid millennieskiftet började Leif Holmlid att arbeta med sin sista doktorand, Shahriar Badiei. Hans forskningsprojekt fokuserade på Rydbergsmateria av väte. Vid den här tiden skrev Leif Holmlid en sorts dagbok från labbet som publicerades i Forskning & Framsteg 4/2003. Där beskrivs bland annat hur Shahriar Badiei gjorde experiment för att se om han kunde stimulera Rydbergsmaterian att sända ut ljus med samma princip som en laser.

En annan typ av experiment gick ut på att använda lasern för att slå bort elektroner från ytan och sedan mäta flygtiden för fragment som kastas ut när de positiva partiklarna som blir kvar stöter bort varandra. Flygtiden avslöjar energin hos de utslungade fragmenten. Mot slutet av sin doktorandtid visade Shahriar Badiei en sådan mätning för Leif Holmlid och pekade ut att instrumentet som fångade partiklarna verkade mäta något som kom mycket snabbt efter laserpulsen, och som han inte hade tagit någon särskild notis om innan.

– Det var en liten signal, för systemet var inte optimerat för det. På slutet satte vi upp experiment för att se om det var riktiga partiklar, eller om det kunde vara någon form av störningar, säger Shahriar Badiei.

De testade bland annat att göra försöket helt utan väte och då försvann den här signalen. När vätet släpptes in igen återkom den.

Efter att Shahriar Badiei hade disputerat hade han en del mätningar kvar att bearbeta för att presentera dem i vetenskapliga artiklar. Han fortsatte att samarbeta med Leif Holmlid, fungerade som bollplank och besökte labbet ibland. Vid det här laget hade Leif Holmlid nått pensionsålder och var kvar på universitet som professor emeritus.

Några år senare hade de landat i slutsatsen att det var fråga om väteatomer som var bundna så nära varandra att atomkärnorna bara var 2,3 pikometer åtskilda. En pikometer är en tusendels nanometer, det vill säga en tusendel av en miljarddels meter. 2,3 pikometer kan jämföras med de 74 pikometer som är medelavståndet mellan atomerna i en vanlig vätemolekyl, därav namnet ultratätt väte.

Problemet är att två atomkärnor inte så lätt kan tryckas ihop så mycket, för de positiva elektriska laddningarna stöter bort varandra allt kraftigare ju närmare de kommer varandra. Det är den här Coulombpotentialen, som den heter, som ligger till grund för formeln som Leif Holmlid har använt för att beräkna hur tätt atomkärnorna sitter. Tanken är att väteatomen kastas ut och får en mycket kraftig skjuts så fort den ultratäta molekylen blir av med en elektron. Kruxet är bara att teoretiskt förklara hur en molekyl kan vara så tätt bunden till att börja med.

Kvantmekaniken gör det möjligt att beräkna precis hur vanliga vätemolekyler ska vara uppbyggda, men lämnar inte utrymme för att det ska kunna finnas några så täta molekyler som i ultratätt väte. Det skulle ställa själva kvantmekaniken på ända.

Jag besöker några molekylfysiker på Stockholms universitet som börjar gestikulera och rita figurer på tavlan för att förklara varför det här inte går, och varför de behöver betydligt mer än Leif Holmlids flygtidsspektrum för att övertygas om att kvantmekaniken behöver återuppfinnas från grunden.

Leif Holmlid anser inte att den invändningen är relevant. Hans ultratäta väte består inte av vanliga molekyler med vanlig (kovalent) kemisk bindning, förklarar han. Dessutom menar han att det blir skillnad när molekylerna består av tre atomer eller fler som i ultratätt väte.

Under tiden har Leif Holmlid kartlagt alla de fantastiska egenskaperna han menar att han hittar hos det ultratäta vätet, och publicerat mer än 60 vetenskapliga artiklar om det. Några av mätningarna har lett honom till slutsatsen att han får fusionsreaktioner i ultratätt väte uppbyggt av deuterium (tungt väte, som förutom en proton även innehåller en neutron i atomkärnan). Detta var huvudidén bakom det företag han startade 2016 med stöd från Göteborgs universitets företagsinkubator GU Ventures: Ultrafusion nuclear power.

Företaget har inte längre någon verksamhet, men finns formellt kvar eftersom det äger Leif Holmlids patent på en myongenerator. Som en tillförlitlig källa till billiga myoner är generatorn tänkt att användas för att driva en process som kallas myonkatalyserad fusion och som är känd sedan många årtionden – men som aldrig har fungerat praktiskt bland annat eftersom myoner är svåra att producera.

Senare kom han fram till att det kan komma ut mer energi per reaktion än som kan förklaras med fusionsreaktioner. Det förklarar han med att det också sker annihilering av väteatomkärnor i ultratätt väte. Detta är den mekanism som är tänkt att ge energi i Lazerahs reaktor, men som kärnfysiker anser är omöjlig.

När Leif Holmlid nu anser att han kan kontrollera kärnreaktioner – har han inte nätverkat med kärnfysiker för att undersöka det? Eller har han sökt kontakt med astronomer och rymdfysiker för att undersöka om det stämmer att det finns ultratätt väte i rymden, eller med supraledningsforskare för att testa vad ultratätt väte kan bidra med i deras fält?

Han påpekar att han faktiskt har blivit kontaktad av några olika forskare, bland andra fysikern Friedwardt Winterberg som skrev två teoretiska arbeten om ultratätt väte, och fysikern Stephan Fuelling, som bidrog till att utveckla idéerna om de supraledande egenskaperna hos ultratätt väte.

Det finns ändå ganska liten koppling mellan Leif Holmlids forskning och annat som pågår inom fysikalisk kemi, eller inom de andra områden som knyter an till resultaten. I sina egna publikationer citerar han sina egna tidigare artiklar, men få andras. Det är också få andra som citerar hans forskning. Leif Holmlid har heller inte aktivt sökt samarbeten.

– De är inte intresserade, det tror jag inte. Och jag har haft nog att göra ändå, om vi säger så.

Han menar att hans viktigaste arbete var att ta reda på vad det ultratäta vätet hade för egenskaper – vilka kvanttal som beskrev det, och så vidare.

– Jag får erkänna att jag är ganska mycket en ensamvarg. Jag har jobbat mycket med andra ensamvargar, kan man också säga, säger Leif Holmlid.

Så har det varit under en stor del av hans forskarliv. Överkänslighet mot parfymer och starka dofter har gjort det svårt för honom att delta i konferenser. Han tycker att det borde räcka att publicera sina resultat för att folk skulle reagera och vilja veta mer, men uttrycker en viss besvikelse över att han inte får sådana förfrågningar.

Ett undantag är Sveinn Ólafsson, som kontaktade Leif Holmlid omkring 2014, för att han var nyfiken på Rydbergsmateria.

Vid den här tiden var fusion ett ganska omskrivet ämne, inte minst därför att italienaren Andrea Rossi presenterat en apparat där han sade sig kunna producera energi med ”kall” fusion, utan stora maskiner och utan att behöva hantera ett hett plasma. Andrea Rossi var en känd bedragare, tidigare dömd till fängelse för en affär där han sade sig kunna omvandla sopor till olja, men lyckades ändå övertyga många om att han denna gång var något viktigt på spåren. Det var faktiskt artiklarna om Andrea Rossi som drog Sveinn Ólafsson till det fältet, och som fick honom att söka upp Leif Holmlid.

Leif Holmlid skrev flera artiklar där han tog med Sveinn Ólafsson som medförfattare. Där beskrev de bland annat hur de kunde få fusionsreaktioner genom att använda tungt väte, deuterium, som grundmaterial för det ultratäta vätet.

Själv tror Leif Holmlid inte på kall fusion, men däremot på att fusion kan ske i ultratätt väte. Efter att ha publicerat några artiklar om detta i vetenskapliga tidskrifter gick Leif Holmlid till universitetets pressavdelning och bad att få skicka ut ett pressmeddelande, som fick rubriken ”Småskalig kärnfusion kan bli ny energikälla”, och som också lades upp på Göteborgs universitets webbplats.

Detta ifrågasattes skarpt av andra forskare vid universitetet, vilket ska ha lett till att texten avpublicerades från universitetets webbplats. Det hade dock redan skickats ut i alla sedvanliga kanaler, och kan fortfarande hittas på internet.

Efter en hjärnblödning 2017 klarade inte Leif Holmlid att driva vidare Ultrafusion nuclear power AB, utan det fick gå ihop med det norska bolaget Norrønt.

– Jag trodde att jag skulle sitta och titta på tv resten av livet, säger Leif Holmlid.

Så blev det ändå inte. Det passade honom dåligt att vara passiv på det sättet. Med hjälp av sin fru Ulla tog han tag i att redigera och färdigställa manuskript som han redan börjat med, och sedan fortsatte han med nya saker.

I Norge påbörjade Sindre Zeiner-Gundersen sitt doktorsarbete inom Norrønt med Sveinn Ólafsson som handledare på distans från universitetet i Reykjavik.

Efter några år började ändå Leif Holmlid och företagsinkubatorn GU Ventures bli allt mer missnöjda med hur arbetet inom Norrønt gick till. Det ledde till att verksamheten i Norge lades ner, och att företaget Lazerah grundades 2021, återigen med stöd av GU Ventures.

Under tiden skulle institutionen för kemi och molekylärbiologi flytta, och 2023 blev Lazerah hänvisat till sina egna lokaler i stället för labbutrymmet på institutionen. Leif Holmlid är sedan dess inte längre professor emeritus vid Göteborgs universitet. (Han har dock fått en artikel publicerad så sent som våren 2026 där han anger universitetet som sin affiliering.)

Leif Holmlid arbetar träget vidare. Han har ju sin upptäckt, och vill göra den till ett praktiskt verktyg.

Han är mycket kritisk till mycket av det som sker inom andra grenar av forskning och utveckling i dag. När vi sitter och pratar i Lazerahs fikarum lägger han ut texten om vad som är fel med till exempel forskningen om fusion som görs vid jätteanläggningar som Jet och Iter. Han tror inte att detta någonsin kommer att fungera, eftersom tanken är att en del av bränslet ska utgöras av tritium, en form av väte med två neutroner i kärnan. Tritium är mycket radioaktivt med en halveringstid på drygt 12 år, och måste tillverkas syntetiskt – vanligtvis genom att litium bestrålas med neutroner. Det kräver antingen en kärnreaktor, eller någon annan källa till neutronstrålning, och detta kräver energi.

– När man sysslar med energi måste man alltid fråga sig: Var kommer energin ifrån?

Han knackar i bordet för varje ord, för att ge dem mer eftertryck.

Jag vänder frågan tillbaka. Varifrån kommer energin i hans annihilering?

– Det är massenergin. Protonerna omvandlas till energi, restlöst, säger Leif Holmlid.

Detta är vad som händer när till exempel en elektron möter sin antipartikel och deras båda massor helt och hållet omvandlas till energin hos två fotoner (ljuspartiklar). Annihilering av protoner är lite mer invecklat, och ger i slutänden ljus, och elektroner och neutriner samt deras rörelseenergi. Detta är vardagsmat för fysiker, men för att det ska ske måste först antipartikeln bildas, vilket kräver tillräcklig energi och särskilda förutsättningar. Atomkärnorna i vanlig materia annihileras aldrig. Materian är rentav otroligt stabil. Så vad är det som gör att väteatomernas kärnor kan annihileras i ultratätt väte?

– Det är ett separat problem. När de kommer tillräckligt nära så gör de ju det, det ser vi ju. Exakt hur det sedan händer, det vet jag inte. Tyvärr, säger Leif Holmlid.

Detaljerna i vad som händer och hur kärnfysiken i det hela hänger ihop, det är ett problem för någon annan att reda ut, anser han.

Kärnfysiker och partikelfysiker visar sig dock inte särskilt intresserade. Tvärtom. Somliga av dem blir mycket provocerade av Leif Holmlids slutsatser.

2022 upptäckte en annan professor emeritus Leif Holmlids arbete: partikelfysikern Jos Engelen från Nederländernas nationella institut för subatomär fysik, Nikhef. Han bestämde sig för att försöka få slut på publiceringarna om ultratätt väte. I det syftet slog han sig ihop med Klavs Hansen, en molekylfysiker knuten till ett universitet i Kina och docent från Göteborgs universitet – som tidigare gett sig på att argumentera mot Leif Holmlid. Tillsammans har de engagerat sig i att systematiskt peka ut sådant de anser är felaktigheter och brister i Leif Holmlids artiklar.

– De ställer så ovetenskapliga frågor så det är inte sant. Men jag har svarat vetenskapligt, även på de ovetenskapliga frågorna, säger Leif Holmlid.

I nästa del av den här artikelserien får du träffa Jos Engelen och Klavs Hansen.

Läs första delen av artikelserien: Är drömmen om en ny energikälla för bra för att vara sann?