Sebuah studi teoretis baru menunjukkan bahwa reaktor fusi masa depan bisa menghasilkan aksion, partikel yang sulit ditangkap yang berpotensi terkait dengan materi gelap. Dipimpin oleh fisikawan Universitas Cincinnati, penelitian ini menguraikan bagaimana neutron di reaktor ini mungkin memicu reaksi yang menciptakan partikel tersebut. Ide ini menggemakan teka-teki dari acara TV The Big Bang Theory yang tidak bisa diselesaikan oleh ilmuwan fiktif.
Para fisikawan telah mengusulkan metode untuk mendeteksi aksion di dalam reaktor fusi, membangun atas dekade penelitian materi gelap. Jure Zupan, profesor fisika di Universitas Cincinnati, berkolaborasi dengan ilmuwan dari Fermi National Laboratory, MIT, dan Technion-Israel Institute of Technology. Temuan mereka, yang diterbitkan di Journal of High Energy Physics, mengeksplorasi bagaimana reaktor ini bisa berfungsi sebagai detektor partikel.
Aksion adalah partikel subatomik hipotetis yang bisa membentuk materi gelap, yang memengaruhi struktur alam semesta melalui gravitasi meskipun tidak terlihat dan tidak berinteraksi dengan cahaya. Materi biasa hanya merupakan bagian kecil dari kosmos, dengan materi gelap disimpulkan dari gerakan galaksi.
Studi ini berfokus pada desain reaktor fusi yang menggunakan bahan bakar deuteron dan triton di dalam wadah berlapis litium, bagian dari proyek internasional di selatan Prancis. Neutron berenergi tinggi yang dihasilkan selama fusi akan berinteraksi dengan dinding reaktor, memicu reaksi nuklir yang mungkin menghasilkan aksion atau partikel serupa. Jalur lain melibatkan neutron yang melambat dan memancarkan radiasi bremsstrahlung, yang berpotensi menghasilkan partikel sulit ditangkap ini.
"Neutron berinteraksi dengan material di dinding. Reaksi nuklir yang dihasilkan kemudian bisa menciptakan partikel baru," jelas Zupan.
Konsep ini menghidupkan kembali ide dari musim ke-5 sitkom The Big Bang Theory, di mana karakter Sheldon Cooper dan Leonard Hofstadter mencoba tapi gagal membuatnya berhasil. "Ide umum dari makalah kami dibahas di 'The Big Bang Theory' bertahun-tahun lalu, tapi Sheldon dan Leonard tidak bisa membuatnya berhasil," catat Zupan. Acara itu menampilkan persamaan yang membandingkan produksi aksion di matahari versus reaktor, menyoroti output matahari yang lebih besar tapi menyarankan reaktor bisa menggunakan proses berbeda.
Meskipun matahari menawarkan peluang lebih tinggi untuk deteksi aksion karena skala besarnya, para peneliti berpendapat bahwa reaktor fusi menyediakan lingkungan terkendali untuk menyelidiki sektor gelap. Karya ini, dirinci dalam makalah berjudul 'Searching for exotic scalars at fusion reactors' oleh Chaja Baruch dkk. (DOI: 10.1007/JHEP10(2025)215), membuka jalan untuk verifikasi eksperimental seiring kemajuan teknologi fusi.