يوحي دراسة نظرية جديدة بأن مفاعلات الاندماج المستقبلية قد تنتج أكسيونات، وهي جسيمات غامضة مرتبطة ربما بالمادة المظلمة. بقيادة فيزيائي من جامعة سينسيناتي، يصف البحث كيف يمكن للنيوترونات في هذه المفاعلات أن تثير تفاعلات تخلق مثل هذه الجسيمات. تذكر الفكرة لغزًا من برنامج التلفزيون The Big Bang Theory لم يتمكن علماء خياليون من حله.
اقترح الفيزيائيون طريقة لكشف الأكسيونات داخل مفاعلات الاندماج، مستندين إلى عقود من أبحاث المادة المظلمة. تعاون جوري زوبان، أستاذ الفيزياء في جامعة سينسيناتي، مع علماء من مختبر فيرمي الوطني، ومعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، ومعهد تكنيون-إسرائيل للتكنولوجيا. تنشر نتائجهم في مجلة Journal of High Energy Physics، وتستكشف كيف يمكن لهذه المفاعلات أن تعمل ككاشفات جسيمات.
الأكسيونات هي جسيمات دون ذرية افتراضية يمكن أن تشكل المادة المظلمة، التي تؤثر على بنية الكون عبر الجاذبية رغم كونها غير مرئية وغير متفاعلة مع الضوء. تشكل المادة العادية جزءًا صغيرًا فقط من الكون، وتُستدل على المادة المظلمة من حركات المجرات.
يركز الدراسة على تصميم مفاعل اندماج يستخدم وقود الديوتيريوم والتريتيوم داخل وعاء مبطن بالليثيوم، جزء من مشروع دولي في جنوب فرنسا. ستتفاعل النيوترونات عالية الطاقة الناتجة عن الاندماج مع جدران المفاعل، مما يثير تفاعلات نووية قد تنتج أكسيونات أو جسيمات مشابهة. طريق آخر يشمل تباطؤ النيوترونات وإصدار إشعاع الفرملstrahlung، مما قد ينتج هذه الجسيمات الغامضة.
"تتفاعل النيوترونات مع المادة في الجدران. يمكن للتفاعلات النووية الناتجة إنشاء جسيمات جديدة"، شرح زوبان.
يعيد هذا المفهوم إحياء فكرة من الموسم الخامس للمسلسل الكوميدي The Big Bang Theory، حيث حاول الشخصيات شيلدون كوبر وليونارد هوفشتادتر جعلها تعمل لكنهما فشلا. "تمت مناقشة الفكرة العامة من ورقتنا في 'The Big Bang Theory' منذ سنوات، لكن شيلدون وليونارد لم يتمكنا من جعلها تعمل"، أشار زوبان. عرض البرنامج معادلات تقارن إنتاج الأكسيونات في الشمس مقابل المفاعلات، مشددًا على إنتاج الشمس الأكبر لكنه يقترح أن المفاعلات يمكن أن تستخدم عمليات مختلفة.
بينما توفر الشمس فرصًا أعلى لكشف الأكسيونات بسبب حجمها، يجادل الباحثون بأن مفاعلات الاندماج توفر بيئة خاضعة للرقابة لاستكشاف القطاع المظلم. يفصل العمل في ورقة بعنوان 'Searching for exotic scalars at fusion reactors' لـ Chaja Baruch وآخرين (DOI: 10.1007/JHEP10(2025)215)، ويفتح آفاقًا للتحقق التجريبي مع تقدم تكنولوجيا الاندماج.