新しい理論研究によると、将来の核融合炉がアクシオンを生み出す可能性があり、これらは暗黒物質と関連するかもしれない難捉えめの粒子です。シンシナティ大学の物理学者が主導したこの研究では、これらの炉内の中性子がそのような粒子を生む反応を引き起こす可能性を説明しています。このアイデアは、架空の科学者たちが解決できなかったテレビ番組『The Big Bang Theory』の謎を彷彿とさせます。
物理学者たちは、核融合炉内でアクシオンを検出する方法を提案し、数十年におよぶ暗黒物質研究を基にしています。シンシナティ大学の物理学教授Jure Zupanは、Fermi National Laboratory、MIT、Technion-Israel Institute of Technologyの科学者たちと協力しました。彼らの発見はJournal of High Energy Physicsに掲載され、これらの炉が粒子検出器として機能する可能性を探っています。
アクシオンは仮説上の亜原子粒子で、暗黒物質を構成する可能性があり、光と相互作用せず不可視であるにもかかわらず、重力を通じて宇宙の構造に影響を与えます。通常の物質は宇宙のごく一部を占めるのみで、暗黒物質は銀河の運動から推測されます。
この研究は、デューテリウムとトリチウム燃料を使用し、リチウムで裏打ちされた容器内の核融合炉設計に焦点を当てており、南フランスの国際プロジェクトの一部です。融合中に生成される高エネルギー中性子が炉壁と相互作用し、アクシオンや類似粒子を生む核反応を引き起こす可能性があります。別の経路では、中性子が減速してブレムスシュトラールング放射を放ち、これらの難捉えめな粒子を生む可能性があります。
「中性子は壁の材料と相互作用します。その結果生じる核反応で新しい粒子が生まれます」とZupan氏は説明しました。
この概念は、シットコム『The Big Bang Theory』シーズン5で登場したアイデアを復活させます。そこでSheldon CooperとLeonard Hofstadterのキャラクターが試みたものの失敗しました。「我々の論文の一般的なアイデアは数年前に『The Big Bang Theory』で議論されましたが、SheldonとLeonardは実現できませんでした」とZupan氏は述べました。番組では太陽と炉でのアクシオン生成を比較した方程式が登場し、太陽の生成量が大きい一方で炉が異なるプロセスを使えることを示唆しています。
太陽は規模の大きさからアクシオン検出の可能性が高いものの、研究者たちは核融合炉が暗黒セクターを探る制御された環境を提供すると主張します。この仕事はChaja Baruchらによる論文「Searching for exotic scalars at fusion reactors」（DOI: 10.1007/JHEP10(2025)215）に詳述されており、核融合技術の進展に伴い実験検証の道を開きます。