Учёные теперь полагают, что термоядерные реакторы, созданные для получения чистой энергии, могут непреднамеренно создавать частицы, способные решить одну из самых больших загадок в физике: тёмную материю. Это не побочный продукт термоядерного синтеза как такового, а результат взаимодействия высокоэнергетических нейтронов с материалами реактора. Последствия этого открытия весьма значительны, поскольку оно предлагает потенциально проверяемый метод обнаружения этих неуловимых частиц.
Проблема тёмной материи
Тёмная материя составляет примерно 84% всей материи во Вселенной, однако она не взаимодействует со светом, что делает её невидимой для традиционных методов обнаружения. О её существовании можно судить по гравитационному воздействию на видимую материю: галактики вращаются быстрее, чем следовало бы, исходя из количества наблюдаемой массы. Это расхождение указывает на наличие невидимого компонента, удерживающего космос вместе.
Почему это важно: Понимание тёмной материи фундаментально для осмысления структуры и эволюции Вселенной. Современные модели предполагают обширную, невидимую сеть нитей тёмной материи, формирующую галактики, но убедительных доказательств всё ещё нет.
От теории к стенкам реактора
Предыдущие попытки обнаружить аксионы, один из ведущих кандидатов в тёмную материю, в термоядерных процессах были признаны нецелесообразными из-за недостаточных темпов производства частиц. Однако новый подход предлагает использовать интенсивный нейтронный поток, генерируемый в реакторах термоядерного синтеза дейтерия-трития.
Как это работает:
- Термоядерные реакторы используют литиевые «размножающие оболочки» для поглощения высокоэнергетических нейтронов из плазмы.
- Эти нейтроны преобразуют кинетическую энергию в тепло и производят тритий, который служит топливом для реактора.
- Исследование предполагает, что взаимодействие нейтронов с ядрами лития или высвобождение энергии при замедлении нейтронов может создавать аксионы или подобные частицы.
Этот теоретический поток значительно выше предыдущих оценок и может достигать обнаруживаемых уровней за пределами реактора.
Неожиданный поворот: связь с теорией Большого взрыва
Команда даже с иронией отмечает, что эта концепция уже обсуждалась в ситкоме Теория Большого взрыва, где персонажи отвергали производство аксионов в плазме как неэффективное. Новое исследование обходит производство в плазме, сосредотачиваясь вместо этого на взаимодействии нейтронов со стенками реактора.
За пределами энергетики: новые поиски невидимого
Хотя масштаб Солнца всё ещё делает его более продуктивным источником частиц в целом, термоядерные реакторы предлагают контролируемую и потенциально более доступную среду для поиска тёмной материи. Команда подчёркивает, что, хотя Солнце генерирует больше частиц, реакторы предлагают другой, возможно, более эффективный механизм.
Главный вывод: Термоядерные технологии могут не только революционизировать производство энергии, но и раскрыть секреты скрытой материи Вселенной. Эта неожиданная синергия между энергетическими исследованиями и фундаментальной физикой открывает новый путь для изучения глубочайших тайн космологии.
