Reactoarele de fuziune și particulele de materie întunecată
Reactoarele concepute pentru a produce energie prin fuziunea atomilor ar putea avea un beneficiu științific neașteptat: ar putea genera particule de materie întunecată. O echipă internațională de cercetători a demonstrat că particule cu masă foarte mică din așa-numitul „sector întunecat”, cum ar fi ipoteticul axion, ar putea fi produse în instalații de fuziune. Aceste particule nu ar fi rezultate directe ale fuziunii, ci ar rezulta din interacțiunile dintre neutronii de mare energie și pereții reactorului.
Propunerea cercetătorilor transformă o idee considerată anterior imposibilă într-o posibilitate teoretică realistă, deschizând calea pentru viitoare experimente. Materia întunecată rămâne una dintre cele mai mari enigme ale cosmologiei, explicând un paradox observat: cantitatea de materie obișnuită din Univers este insuficientă pentru a justifica gravitația observată. Astfel, există un „ceva” neidentificat care leagă gravitațional Universul, fără a emite sau absorbi lumină detectabilă.
Conform calculelor, materia obișnuită reprezintă doar aproximativ 16% din materia totală a Universului, restul de 84% fiind materia întunecată. Există mai mulți candidați teoretici pentru natura acesteia, inclusiv axionii, considerați printre cei mai promițători.
Cercetătorii, conduși de fizicianul Jure Zupan de la Universitatea din Cincinnati, au explorat posibilitatea producerii axionilor în reactorii de fuziune. În loc să se concentreze pe plasmă, aceștia au analizat absorbția neutronilor de mare energie de către litiul din „pătură de reproducere” a reactorului de fuziune deuteriu-tritiu. Această pătură este un strat gros de material bogat în litiu care înconjoară vasul de vid al reactorului. Neutronii produși de plasmă interacționează cu acest strat, generând nu doar căldură, ci și alte particule, inclusiv axioni.
Analiza matematică sugerează că axionii sau particulele asemănătoare pot apărea în urma proceselor de captură a neutronilor și prin eliberarea de energie atunci când neutronii încetinesc după ciocniri. Aceste descoperiri ar putea deschide noi direcții în studiul materiei întunecate și al reactorilor de fuziune.
Reactoarele de fuziune și posibilitatea creării particulelor de materie întunecată
Un studiu recent sugerează că reactoarele de fuziune ar putea produce particule de materie întunecată, generând un flux teoretic semnificativ mai mare decât cel obținut direct din procesele de fuziune. Acest flux ar putea fi chiar detectabil în afara pereților reactorului, oferind o nouă perspectivă în căutarea materiei întunecate.
„Soarele este un obiect uriaș care produce o cantitate enormă de energie. Probabilitatea ca particule noi să fie produse în Soare și să ajungă până la Pământ este mai mare decât în reactoarele de fuziune, dacă folosim aceleași procese ca în Soare. Totuși, acestea pot fi produse în reactoare printr-un set diferit de procese”, explică Zupan, autorul studiului.
Cercetarea a fost publicată în Journal of High Energy Physics, evidențiind astfel importanța reactoarelor de fuziune în explorarea misterelor legate de materia întunecată.
