Un nuevo estudio teórico sugiere que los futuros reactores de fusión podrían producir axiones, partículas esquivas potencialmente vinculadas a la materia oscura. Liderada por un físico de la Universidad de Cincinnati, la investigación describe cómo los neutrones en estos reactores podrían desencadenar reacciones que creen dichas partículas. La idea evoca un rompecabezas del programa de televisión The Big Bang Theory que científicos ficticios no pudieron resolver.
Los físicos han propuesto un método para detectar axiones dentro de reactores de fusión, basándose en décadas de investigación sobre materia oscura. Jure Zupan, profesor de física en la Universidad de Cincinnati, colaboró con científicos del Fermi National Laboratory, el MIT y el Technion-Israel Institute of Technology. Sus hallazgos, publicados en el Journal of High Energy Physics, exploran cómo estos reactores podrían servir como detectores de partículas.
Los axiones son partículas subatómicas hipotéticas que podrían constituir la materia oscura, la cual influye en la estructura del universo a través de la gravedad a pesar de ser invisible y no interactuar con la luz. La materia ordinaria representa solo una pequeña porción del cosmos, y la materia oscura se infiere de los movimientos galácticos.
El estudio se centra en un diseño de reactor de fusión que utiliza combustible de deuterio y tritio dentro de un recipiente forrado de litio, parte de un proyecto internacional en el sur de Francia. Los neutrones de alta energía generados durante la fusión interactuarían con las paredes del reactor, provocando reacciones nucleares que podrían producir axiones o partículas similares. Otra vía implica neutrones que se ralentizan y emiten radiación de frenado, potencialmente generando estas partículas esquivas.
"Los neutrones interactúan con el material en las paredes. Las reacciones nucleares resultantes pueden entonces crear nuevas partículas", explicó Zupan.
Este concepto revive una idea de la temporada 5 de la comedia The Big Bang Theory, donde los personajes Sheldon Cooper y Leonard Hofstadter intentaron sin éxito hacerla funcionar. "La idea general de nuestro artículo se discutió en 'The Big Bang Theory' hace años, pero Sheldon y Leonard no pudieron hacerla funcionar", señaló Zupan. El programa presentó ecuaciones que comparaban la producción de axiones en el sol frente a reactores, destacando la mayor producción del sol pero sugiriendo que los reactores podrían usar procesos distintos.
Aunque el sol ofrece mayores probabilidades de detección de axiones debido a su escala, los investigadores argumentan que los reactores de fusión proporcionan un entorno controlado para sondear el sector oscuro. El trabajo, detallado en un artículo titulado 'Searching for exotic scalars at fusion reactors' de Chaja Baruch y colegas (DOI: 10.1007/JHEP10(2025)215), abre vías para verificaciones experimentales a medida que avanza la tecnología de fusión.