Međunarodni tim fizičara predlaže da fuzioni reaktori mogu proizvoditi niskomasne čestice tamnog sektora, poput aksiona, kroz interakcije visokenergijskih neutrona sa litijumskim gajiteljskim plaštom i zidovima. Analiza pokazuje da procesi hvatanja neutrona i neutronsko bremsstrahlung mogu proizvesti znatno veći fluks tih čestica nego plazma sama. Preliminarni rezultati sugerišu da bi taj fluks mogao biti detektabilan izvan reaktora, otvarajući novi eksperimentalni pravac u potrazi za tamnom materijom. Rad je objavljen u Journal of High Energy Physics.
Fuzioni Reaktori Mogu Proizvesti Čestice Tamne Materije — Novi Rad Predlaže Aksione Iz "Gajiteljskog Plašta"
Fusion Reactors Might Create Dark Matter Particles, Physicists Show
Reaktori namenjeni proizvodnji energije putem atomske fuzije mogli bi, pored struje, da daju i neočekivani naučni doprinos: proizvodnju niskomasnih čestica iz tamnog sektora, poput hipotezisanih aksiona. Međunarodni tim fizičara predlaže da ove čestice ne nastaju primarno u plazmi, već u interakcijama veoma energičnih neutrona sa litijumskim gajiteljskim plaštom i zidovima reaktora.
Šta su aksioni i zašto su važni? Tamna materija i dalje je nepoznanica koja objašnjava većinu mase u Univerzumu. Među kandidatima za njen sastav nalaze se i ultra‑lake čestice poznate kao aksioni ili aksionima slične čestice. Njihovo detektovanje bilo bi ogroman korak u razumevanju kosmologije i fizike čestica.
Ključna ideja rada — umesto da traže aksione u plazmi, autori (na čelu sa Jureom Zupanom sa Univerziteta u Cincinnati) analizirali su procese koji se dešavaju u breeding blanket (gajiteljskom plaštu) D‑T (deuterijum‑tritijum) fuzionih reaktora. Taj plašt od litijuma ima dve glavne uloge: pretvaranje energije neutrona u toplotu i „uzgajanje" tritijuma za gorivo reaktora.
Subscribe to ScienceAlert's free fact-checked newsletter
Kako neutroni velike energije sudaraju sa materijalom plašta i zidovima, dolazi do procesa hvatanja neutrona i do usporavanja (raspršenja) neutrona. Matematička analiza tima pokazuje da upravo ovi procesi — nuklearno hvatanje neutrona i tzv. neutronsko bremsstrahlung (emisija pri usporavanju neutrona) — mogu proizvesti znatno veći fluks aksionima sličnih čestica nego mehanizmi povezani sa plazmom.
Detektabilnost i značaj: Prema autorima, teoretski fluks ovih čestica može biti velik dovoljno da bude detektabilan izvan zidova reaktora, uz odgovarajuće eksperimentalne postavke. To otvara novi i praktičan pravac pretrage za tamnu materiju koristeći postojeće ili buduće fuzione objekte kao izvore čestica.
"Sunce je ogroman izvor — verovatno je šansa veća da će nove čestice nastati u Suncu i doprleti do Zemlje nego da budu proizvedene u reaktorima istim procesima kao u Suncu," kaže Jure Zupan. "Međutim, u reaktorima možemo proizvesti te čestice drugim procesima."
Rad je objavljen u Journal of High Energy Physics i predstavlja teorijski predlog koji bi mogao podstaći konkretne eksperimente u i oko fuzionih postrojenja. Ako se ovakvi signali uspešno detektuju, to bi bio značajan korak ka identifikaciji komponente tamne materije.
Šta dalje? Potrebne su ciljane eksperimentalne studije i senzori postavljeni u blizini reaktora kako bi se potvrdilo da li se predviđeni fluksovi zaista javljaju. Ovaj pristup predstavlja dopunu astronomske potrage za tamnom materijom i može ubrzati pronalazak novih čestica koristeći zemaljske izvore.
Pomozite nam da budemo bolji.
