Wissenschaftler gehen nun davon aus, dass Fusionsreaktoren – die für saubere Energie konzipiert sind – unbeabsichtigt Teilchen erzeugen könnten, die eines der größten Rätsel der Physik lösen: Dunkle Materie. Dies ist kein Nebenprodukt der Fusion selbst, sondern ein Ergebnis der Wechselwirkung hochenergetischer Neutronen mit Reaktormaterialien. Die Auswirkungen sind erheblich und bieten eine potenziell testbare Methode zum Nachweis dieser schwer fassbaren Partikel.
Das Problem der Dunklen Materie
Dunkle Materie macht etwa 84 % der gesamten Materie im Universum aus, interagiert jedoch nicht mit Licht und ist daher für herkömmliche Nachweismethoden unsichtbar. Auf ihre Existenz wird aus ihren Gravitationseffekten auf sichtbare Materie geschlossen – Galaxien drehen sich schneller, als sie aufgrund der Menge der beobachtbaren Masse sollten. Diese Diskrepanz deutet auf eine unsichtbare Komponente hin, die den Kosmos zusammenhält.
Warum das wichtig ist: Das Verständnis der Dunklen Materie ist von grundlegender Bedeutung für das Verständnis der Struktur und Entwicklung des Universums. Aktuelle Modelle deuten auf ein riesiges, unsichtbares Netzwerk aus Filamenten aus dunkler Materie hin, die die Entstehung von Galaxien prägen, ein endgültiger Beweis bleibt jedoch aus.
Von der Theorie zu Reaktorwänden
Frühere Versuche, Axionen, einen führenden Kandidaten für Dunkle Materie, in Fusionsprozessen zu finden, wurden aufgrund unzureichender Partikelproduktionsraten als undurchführbar erachtet. Ein neuer Ansatz schlägt jedoch vor, den intensiven Neutronenfluss zu nutzen, der in Deuterium-Tritium-Fusionsreaktoren erzeugt wird.
Wie es funktioniert:
- Fusionsreaktoren nutzen Lithium-„Brutdecken“, um hochenergetische Neutronen aus dem Plasma zu absorbieren.
- Diese Neutronen wandeln kinetische Energie in Wärme um und produzieren Tritium, das den Reaktor antreibt.
- Die Forschung legt nahe, dass Neutronenwechselwirkungen mit Lithiumkernen oder die Energiefreisetzung während der Neutronenverzögerung Axionen oder ähnliche Teilchen erzeugen könnten.
Dieser theoretische Fluss ist deutlich höher als frühere Schätzungen und kann möglicherweise außerhalb des Reaktors nachweisbare Werte erreichen.
Die unerwartete Wendung: Die Verbindung zur Urknalltheorie
Das Team gibt sogar ironisch zu, dass das Konzept bereits in der Sitcom „The Big Bang Theory“ untersucht wurde, in der die Charaktere die Axionproduktion im Plasma als ineffizient abtaten. Die neue Forschung umgeht die plasmabasierte Produktion vollständig und konzentriert sich stattdessen auf Neutronenwechselwirkungen mit den Reaktorwänden.
Beyond Energy: Eine neue Suche nach dem Unsichtbaren
Während die enorme Größe der Sonne sie insgesamt immer noch zu einer produktiveren Teilchenquelle macht, bieten Fusionsreaktoren eine kontrollierte und potenziell leichter zugängliche Umgebung für die Suche nach Dunkler Materie. Das Team betont, dass Reaktoren einen anderen, möglicherweise effizienteren Mechanismus bieten, obwohl die Sonne mehr Teilchen erzeugt.
Die wichtigste Erkenntnis: Die Fusionstechnologie könnte nicht nur die Energieerzeugung revolutionieren, sondern auch Geheimnisse über die verborgene Materie des Universums enthüllen. Diese unerwartete Synergie zwischen Energieforschung und Grundlagenphysik eröffnet einen neuen Weg zur Erforschung der tiefsten Geheimnisse der Kosmologie.
