Um novo estudo teórico sugere que reatores de fusão futuros poderiam produzir axions, partículas esquivas potencialmente ligadas à matéria escura. Liderado por um físico da Universidade de Cincinnati, o pesquisa delineia como nêutrons nesses reatores poderiam desencadear reações criando tais partículas. A ideia ecoa um enigma do programa de TV The Big Bang Theory que cientistas fictícios não conseguiram resolver.
Físicos propuseram um método para detectar axions dentro de reatores de fusão, construindo sobre décadas de pesquisa em matéria escura. Jure Zupan, professor de física na Universidade de Cincinnati, colaborou com cientistas do Fermi National Laboratory, MIT e Technion-Israel Institute of Technology. Suas descobertas, publicadas no Journal of High Energy Physics, exploram como esses reatores poderiam servir como detectores de partículas.
Axions são partículas subatômicas hipotéticas que poderiam constituir a matéria escura, que influencia a estrutura do universo pela gravidade apesar de ser invisível e não interagir com a luz. A matéria ordinária compreende apenas uma pequena porção do cosmos, com a matéria escura inferida dos movimentos galácticos.
O estudo foca em um design de reator de fusão usando combustível de deutério e trítio dentro de um vaso forrado de lítio, parte de um projeto internacional no sul da França. Nêutrons de alta energia gerados durante a fusão interagiriam com as paredes do reator, iniciando reações nucleares que poderiam produzir axions ou partículas semelhantes. Outra via envolve nêutrons desacelerando e emitindo radiação de bremsstrahlung, potencialmente produzindo essas partículas esquivas.
"Nêutrons interagem com o material nas paredes. As reações nucleares resultantes podem então criar novas partículas", explicou Zupan.
Esse conceito revive uma ideia da 5ª temporada do sitcom The Big Bang Theory, onde os personagens Sheldon Cooper e Leonard Hofstadter tentaram, mas falharam em fazer funcionar. "A ideia geral do nosso paper foi discutida em 'The Big Bang Theory' anos atrás, mas Sheldon e Leonard não conseguiram fazer funcionar", observou Zupan. O programa apresentou equações comparando a produção de axions no sol versus reatores, destacando a maior produção do sol, mas sugerindo que reatores poderiam usar processos distintos.
Embora o sol ofereça maiores chances de detecção de axions devido à sua escala, os pesquisadores argumentam que reatores de fusão fornecem um ambiente controlado para sondar o setor escuro. O trabalho, detalhado em um paper intitulado 'Searching for exotic scalars at fusion reactors' por Chaja Baruch e colegas (DOI: 10.1007/JHEP10(2025)215), abre caminhos para verificação experimental à medida que a tecnologia de fusão avança.