Wetenschappers theoretiseren nu dat fusiereactoren – ontworpen voor schone energie – onbedoeld deeltjes kunnen creëren die een van de grootste mysteries in de natuurkunde oplossen: donkere materie. Dit is geen bijproduct van fusie zelf, maar een gevolg van de interactie van hoogenergetische neutronen met reactormaterialen. De implicaties zijn aanzienlijk en bieden een potentieel testbare methode voor het detecteren van deze ongrijpbare deeltjes.
Het probleem van de donkere materie
Donkere materie omvat grofweg 84% van alle materie in het heelal, maar heeft geen interactie met licht, waardoor het onzichtbaar is voor conventionele detectiemethoden. Het bestaan ervan wordt afgeleid uit de zwaartekrachteffecten op zichtbare materie: sterrenstelsels draaien sneller dan zou moeten op basis van de hoeveelheid waarneembare massa. Deze discrepantie wijst op een onzichtbare component die de kosmos bij elkaar houdt.
Waarom dit ertoe doet: Het begrijpen van donkere materie is van fundamenteel belang voor het begrijpen van de structuur en evolutie van het heelal. De huidige modellen suggereren een enorm, onzichtbaar netwerk van filamenten van donkere materie die de vorming van sterrenstelsels bepalen, maar definitief bewijs blijft ongrijpbaar.
Van theorie tot reactormuren
Eerdere pogingen om axionen, een belangrijke kandidaat voor donkere materie, te vinden in fusieprocessen werden als niet levensvatbaar beschouwd vanwege onvoldoende deeltjesproductiesnelheden. Een nieuwe aanpak stelt echter voor om gebruik te maken van de intense neutronenflux die wordt gegenereerd in deuterium-tritiumfusiereactoren.
Hoe het werkt:
- Fusiereactoren gebruiken lithium-‘kweekdekens’ om hoogenergetische neutronen uit het plasma te absorberen.
- Deze neutronen zetten kinetische energie om in warmte en produceren tritium, dat de reactor van brandstof voorziet.
- Het onderzoek suggereert dat neutroneninteracties met lithiumkernen, of het vrijkomen van energie tijdens de vertraging van neutronen, axionen of soortgelijke deeltjes kunnen creëren.
Deze theoretische flux is aanzienlijk hoger dan eerdere schattingen en bereikt mogelijk detecteerbare niveaus buiten de reactor zelf.
De onverwachte wending: het verband tussen de oerknaltheorie
Het team erkent zelfs wrang dat het concept eerder werd onderzocht in de sitcom The Big Bang Theory, waarin personages de productie van axionen in plasma afdeden als inefficiënt. Het nieuwe onderzoek omzeilt de op plasma gebaseerde productie volledig en concentreert zich in plaats daarvan op neutroneninteracties met de reactorwanden.
Beyond Energy: een nieuwe zoektocht naar het onzichtbare
Hoewel de enorme schaal van de zon haar over het geheel genomen nog steeds een productievere bron van deeltjes maakt, bieden fusiereactoren een gecontroleerde en potentieel toegankelijkere omgeving voor het zoeken naar donkere materie. Het team benadrukt dat, hoewel de zon meer deeltjes genereert, reactoren een ander, mogelijk efficiënter mechanisme bieden.
De belangrijkste conclusie: Fusietechnologie zou niet alleen een revolutie teweeg kunnen brengen in de energieproductie, maar ook geheimen over de verborgen materie van het heelal kunnen ontsluiten. Deze onverwachte synergie tussen energieonderzoek en fundamentele natuurkunde opent een nieuwe weg voor het onderzoeken van de diepste mysteries van de kosmologie.
