Международная группа физиков предложила новый теоретический подход к поиску темной материи, который можно реализовать в установках для управляемого термоядерного синтеза. Авторы показали, что гипотетические лёгкие частицы темного сектора, такие как аксионы, могут рождаться в термоядерных реакторах не в самой плазме, а при взаимодействии высокоэнергетических нейтронов со стенками установки.
Темная материя, на долю которой, по расчётам, приходится около 84% вещества во Вселенной, остаётся одной из главных нерешённых проблем современной физики. Аксионы рассматриваются как один из возможных кандидатов на её роль. Ранее возможность их рождения в условиях звёздного или реакторного синтеза уже обсуждалась, но считалась малоперспективной: ожидаемый поток частиц оценивали как слишком слабый для регистрации.
Исследователи под руководством Юре Зупана из Университета Цинциннати сосредоточились на процессах в так называемой бланкетной зоне термоядерного реактора, работающего на смеси дейтерия и трития. Речь идёт о толстой литиевой оболочке, окружающей вакуумную камеру. Она поглощает высокоэнергетические нейтроны, превращая их кинетическую энергию в тепло для выработки электроэнергии, а также использует эти нейтроны для «размножения» трития — топлива для реакции синтеза.
По результатам математического анализа авторы пришли к выводу, что при захвате нейтронов ядрами лития и при их торможении в веществе бланкета (нейтронное тормозное излучение) могут рождаться аксионы или аксионоподобные частицы. Теоретически ожидаемый от этих процессов поток оказывается существенно выше, чем вклад от самой термоядерной плазмы, и может достигать уровней, доступных для обнаружения вне реактора.
Таким образом, будущие крупные установки, такие как строящийся международный термоядерный реактор ИТЭР, потенциально могут использоваться не только для отработки технологий синтеза, но и как лаборатории для экспериментальных поисков частиц темной материи. Юре Зупан отмечает, что, хотя Солнце как естественный термоядерный источник выделяет гораздо больше энергии, в искусственных реакторах можно задействовать другие физические процессы генерации гипотетических частиц. Работа опубликована в журнале Journal of High Energy Physics, сообщает new-science.ru.
Читайте также: