Eine Fusionsreaktion tritt auf, wenn sich Kerne zu einem einzigen Kern verbinden und dabei große Energiemengen freisetzen. In den meisten Fällen sind die Temperaturen, bei denen dies geschieht, extrem hoch – in der Größenordnung von Millionen Grad Celsius.
Kalte Fusion ist ein Sammelbegriff für jede Kernfusionsreaktion, die wesentlich unter normalen Temperaturen abläuft, wird jedoch am häufigsten verwendet, um eine Reaktion bei niedriger Temperatur zu beschreiben, die unter relativ normalen experimentellen Bedingungen erreicht werden kann.
Deuterium (ein Wasserstoffisotop) wird am häufigsten als die beste potenzielle Quelle für Energie auf Basis der Kalten Fusion angesehen. Es ist leicht verfügbar, hat wenig Abfall und produziert große Mengen an Energie. Aus diesem Grund werden bei den meisten Arbeiten im Bereich der Kalten Fusion verschiedene Katalysatoren verwendet, die darauf abzielen, eine Tieftemperaturreaktion mit Deuterium zu provozieren.
Zu diesem Zeitpunkt gibt es keine konsistente Technik zum Erzeugen einer Kaltfusionsreaktion, die mehr Energie liefert, als erforderlich ist, um die Reaktion aufrechtzuerhalten.
Die aktuelle Forschung zur Kalten Fusion ist bestenfalls lückenhaft, nachdem in den späten 1980er Jahren ein Ansturm der Aufregung gescheitert war. Die Pons-Fleishman-Experimente verwendeten Dideuteriumoxid (schweres Wasser) und eine sehr einfache Apparatur. Während sie für einen kurzen Anstieg des öffentlichen Interesses sorgten, fanden andere Wissenschaftler, dass die Ergebnisse nicht reproduziert werden konnten, und so nahm das Interesse der wissenschaftlichen Gemeinschaft schnell ab.
Alle bekannten Techniken, von denen behauptet wurde, dass sie bei einer Reaktion überschüssige Energie erzeugen (was auf eine kalte Fusion hinweist), scheinen sich dem gegenwärtigen Verständnis der Kernphysik zu widersetzen. Die beiden Hauptargumente zur Rechtfertigung der kalten Fusionsreaktion (Palladium als Katalysator oder Fusion von Deuterium zu Helium 4) halten einer eingehenden Prüfung nicht stand: Die Dichte von Deuterium in einem Palladiumstab scheint nicht ausreichend zu sein, um eine Fusion zu induzieren, und ein Mangel an Gammastrahlen zeigt an, dass kein Helium 4 produziert wird.
Derzeit empfiehlt das US-Energieministerium, keine zusätzlichen Mittel für die Erforschung der kalten Fusion zu gewähren – mit geringfügigen Zugeständnissen für Nebenausgaben für besonders faszinierende Experimente. Es wird vom wissenschaftlichen Mainstream als unerreichbares Ziel angesehen, ähnlich einer einheitlichen Feldtheorie oder Zeitreise.