Η γνωστή ύλη που μας περιβάλλει και από την οποία είμαστε φτιαγμένοι αποτελεί περίπου το 5% του σύμπαντος. Το υπόλοιπο περιεχόμενο του σύμπαντος όχι μόνο δεν το βλέπουμε, αλλά στην ουσία δεν έχουμε ιδέα περί τίνος πρόκειται. Πρόκειται για την σκοτεινή ύλη που αποτελεί το 27% του σύμπαντος – η βαρύτητα της οποίας δεν αφήνει τους γαλαξίες και τον κοσμικό ιστό να διαλυθούν, ενώ το υπόλοιπο 68%, είναι η σκοτεινή ενέργεια, η οποία προκαλεί την επιταχυνόμενη διαστολή του σύμπαντος. Για το τι ακριβώς είναι η σκοτεινή ύλη (και η σκοτεινή ενέργεια), δεν έχουμε ιδέα! Η σκοτεινή ύλη φαίνεται να αλληλεπιδρά μόνον βαρυτικά με την γνωστή ύλη και τον εαυτό της. Οι φυσικοί κάνουν διάφορες υποθέσεις για την ύπαρξη σωματιδίων σκοτεινής ύλης και πασχίζουν να τα ανιχνεύσουν.

Η ιδέα ότι οι αντιδραστήρες σύντηξης θα μπορούσαν να παράγουν τόσα πολλά σωματίδια σκοτεινής ύλης ώστε θα μπορούσαμε να τα ανιχνεύσουμε, δεν είναι καινούργια. Είναι γεγονός ότι οι αντιδραστήρες σχάσης παράγουν τεράστιες ποσότητες νετρίνων (αντινετρίνων), και αυτή η εκπομπή νετρίνων έχει χρησιμοποιηθεί στην πραγματικότητα για την μέτρηση των ιδιοτήτων τους. Τα νετρίνα βρίσκονται παντού γύρω μας επειδή εκπέμπονται από τον ήλιο, αλλά αλληλεπιδρούν με την ύλη πολύ σπάνια. Στην κυριολεξία, απλώς διαπερνούν ολόκληρο τον πλανήτη. Γι’ αυτόν τον λόγο τα νετρίνα συχνά αποκαλούνται φαντάσματα^(*). Το καλό με την παραγωγή νετρίνων στους αντιδραστήρες σχάσης είναι ότι ξέρεις ακριβώς πού παράγονται και μπορείς ακόμη και να ελέγξεις την παραγωγή τους, οπότε αυτό δημιουργεί τις ιδανικές συνθήκες για ένα εξαιρετικό πείραμα. Τα νετρίνα είναι τα μόνα σωματίδια του καθιερωμένου προτύπου των στοιχειωδών σωματιδίων που συμπεριφέρονται όπως η σκοτεινή ύλη, αλλά αποτελούν ένα πολύ μικρό ποσοστό της σκοτεινής ύλης του σύμπαντος.

Οι φυσικοί Chaja Baruch, Patrick J. Fitzpatrick, Tony Menzo, Yotam Soreq, Sokratis Trifinopoulos & Jure Zupan δημοσίευσαν μια νέα μελέτη με τίτλο «Searching for exotic scalars at fusion reactors» στην οποία ακολουθώντας μια παρόμοια ιδέα, υποστηρίζουν ότι οι αντιδραστήρες πυρηνικής σύντηξης είναι δυνατόν να παράγουν μεγάλες ποσότητες υποθετικών σωματιδίων σκοτεινής ύλης. Γνωρίζουμε ότι τα σωματίδια της σκοτεινής ύλης, αν υπάρχουν, διαπερνούν την κανονική ύλη, γιατί διαφορετικά θα τα είχαμε ήδη παρατηρήσει. Αλλά η δυνατότητα ανίχνευσής τους εξαρτάται από το πόσα μπορείς να παράγεις. Οι ερευνητές εξετάζουν τον πιο συνηθισμένο τύπο πυρηνικής σύντηξης, δηλαδή μεταξύ δευτερίου και τριτίου: ²Η + ³Η → ⁴He + n + 17.6 MeV. Η ενέργεια των 17,6 MeV μοιράζεται στον πυρήνα ηλίου και στο νετρόνιο, το οποίο κινείται με κινητική ενέργεια περίπου 14,1 MeV.

Αυτά τα νετρόνια είναι που κάνουν την πυρηνική σύντηξη τόσο δύσκολη στη διαχείρισή της. Επειδή δεν έχουν ηλεκτρικό φορτίο, τα ισχυρά μαγνητικά πεδία δεν μπορούν να τα παγιδεύσουν. Επομένως, τα νετρόνια ξεφεύγουν από το πλάσμα και προσκρούουν στα τοιχώματα του αντιδραστήρα. Ένα ακόμη πρόβλημα με την σύντηξη δευτερίου-τριτίου είναι ότι το τρίτιο είναι στην πραγματικότητα εξαιρετικά σπάνιο στη Γη. Γι’ αυτό πολλές νεοφυείς επιχειρήσεις πυρηνικής σύντηξης σχεδιάζουν να φτιάξουν το δικό τους τρίτιο, συνήθως θωρακίζοντας τον αντιδραστήρα με υλικά που περιέχουν λίθιο. Τα νετρόνια μπορούν να απορροφηθούν από το λίθιο δίνοντας τρίτιο (n + ⁶Li → ³Η + ⁴He), κάτι που είναι βολικό. Ωστόσο, κατά την απορρόφηση ή την ανελαστική σκέδαση ενός νετρονίου από έναν πυρήνα μπορεί να προκύψει ένα σωματίδιο σκοτεινής ύλης που ονομάζεται αξιόνιο. Κι εδώ είναι η ουσία: αν η σκοτεινή ύλη συνίσταται από αξιόνια, τότε αυτή η διαδικασία δημιουργεί σκοτεινή ύλη. Και δεδομένου ότι ο αντιδραστήρας εκπέμπει τόσα πολλά νετρόνια, αυτό σημαίνει ότι θα παραχθούν και πάρα πολλά αξιόνια.

Στα τέλη της δεκαετίας του 1970, οι σωματιδιακοί φυσικοί Roberto Peccei και Helen Quinn προσπαθούσαν να λύσουν ένα μακροχρόνιο πρόβλημα στην πυρηνική φυσική, γνωστό ως πρόβλημα της ισχυρής CP. Το πρόβλημα προέκυψε επειδή, ενώ τα μαθηματικά της θεωρίας προέβλεπαν ότι η συμμετρία μεταξύ ύλης και αντιύλης θα έπρεπε να «σπάει» κατά τη δράση της ισχυρής πυρηνικής δύναμης, τα πειράματα έδειχναν το αντίθετο. Όταν οι Peccei και Quinn πρότειναν έναν μηχανισμό που θα μπορούσε να συμβιβάσει τα πειραματικά δεδομένα με την θεωρία, συνειδητοποίησαν ότι αυτός ο μηχανισμός απαιτούσε την ύπαρξη ενός νέου σωματιδίου. Οι Frank Wilczek και Steven Weinberg μελέτησαν το σωματίδιο αυτού του μηχανισμού και ο Wilczek το ονόμασε αξιόνιο (axion) από μια μάρκα απορρυπαντικού, επειδή «καθάριζε» το πρόβλημα της φυσικής! Τα αξιόνια (και τα παρόμοια με αυτά σωματίδια) θα μπορούσαν να είναι τα υπερελαφρά σωματίδια που δεν αλληλεπιδρούν με την γνωστή ύλη, αλλά η βαρυτική τους έλξη θα μπορούσε να εξηγήσει αστροφυσικά και κοσμολογικά προβλήματα που αποδίδονται στη σκοτεινή ύλη.

Το αξιόνιο είναι ένα από τα πιο γνωστά υποψήφια σωματίδια για την σκοτεινή ύλη. Είναι ένα σωματίδιο που θα ταίριαζε με το καθιερωμένο πρότυπο της σωματιδιακής φυσικής και θα είχε πολύ μικρή μάζα. Και επειδή η μάζα τους είναι τόσο μικρή, τα αξιόνια είναι δύσκολο να παρατηρηθούν στους επιταχυντές σωματιδίων. Αν υπάρχουν, θα έπρεπε περιστασιακά να παράγονται στις εκεί συγκρούσεις. Αλλά δεδομένου ότι τις περισσότερες φορές απλώς διαπερνούν τον ανιχνευτή, η βασική «υπογραφή» τους θα ήταν η απώλεια ενέργειας, και είναι πολύ δύσκολο να μετρηθεί μια τόσο μικρή απώλεια ενέργειας.

Γι’ αυτό υπάρχουν εξειδικευμένα πειράματα που αναζητούν αξιόνια. Η πιο συχνά χρησιμοποιούμενη προσέγγιση είναι η χρήση μαγνητικών πεδίων που θα έπρεπε να μετατρέπουν τα αξιόνια σε φωτόνια. Αυτά τα πειράματα ψάχνουν για αξιόνια από το διάστημα (ή τον Ήλιο) εδώ και πολύ καιρό αλλά δεν έχουν δει κανένα. Ίσως επειδή δεν υπάρχουν ή επειδή είναι πάρα πολύ λίγα. Γι’ αυτό η ιδέα με τον αντιδραστήρα πυρηνικής σύντηξης έχει ενδιαφέρον, επειδή αυτός θα δημιουργούσε πάρα πολλά αξιόνια. Οι ερευνητές Sokratis Trifinopoulos et al επιχειρούν να υπολογίσουν πόσα ακριβώς αξιόνια θα παράγονταν, με ποια ενέργεια, και πόσα από αυτά θα ξέφευγαν από τη θωράκιση του αντιδραστήρα. Και στη συνέχεια εκτιμούν αν ένα πείραμα στην περιοχή του αντιδραστήρα σύντηξης θα μπορούσε να τα ανιχνεύσει. Συμπεραίνουν ότι αυτό είναι πολύ πιο πιθανό, από το να περιμένουμε να ανιχνεύσουμε τα αξιόνια που φτάνουν στη Γη από το διάστημα.

Οι αντιδραστήρες πυρηνικής σύντηξης λοιπόν, που έχουν ως στόχο να λύσουν το ενεργειακό πρόβλημα της ανθρωπότητας, θα μπορούσαν ταυτόχρονα να χρησιμοποιηθούν για να λύσουν ένα από τα μεγαλύτερα μυστήρια της σύγχρονης φυσικής, αυτό της σκοτεινής ύλης.

διαβάστε περισσότερα περισσότερες λεπτομέρειες:
Nuclear Fusion Reactors Could Produce Dark Matter, Physicists Show – https://backreaction.blogspot.com/2026/02/nuclear-fusion-reactors-could-produce.html – https://www.sciencedaily.com/releases/2025/12/251228020014.htm – https://www.uc.edu/news/articles/2025/12/bazinga-uc-physicist-cracks-big-bang-theory-problem.html

(*) Στις αρχές του 20ού αιώνα, υπήρξε μια τεράστια έξαρση απατεώνων (μάγων, πνευματιστών, μέντιουμ κ.ά.) που προσπάθησαν να οικειοποιηθούν τις νέες ανακαλύψεις της φυσικής, υποστηρίζοντας ότι τα «φαντάσματα» που περνούσαν μέσα από τους τοίχους υπάκουαν απλώς στους νέους νόμους της φυσικής. Οι απάτες πήραν τέτοιες διαστάσεις που χρειάστηκε η παρέμβαση επαγγελματιών ταχυδακτυλουργών, όπως ο θρυλικός Χάρι Χουντίνι, για να ξεσκεπαστούν δημοσίως τα κόλπα τους. Σήμερα οι απατεώνες αυτού του είδους θα υποστήριζαν ότι τα φαντάσματα είναι φτιαγμένα, ίσως όχι από νετρίνα, αλλά από σκοτεινή ύλη.

Κατηγορίες:ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ, ΣΚΟΤΕΙΝΗ ΥΛΗ

Ετικέτες: ΑΞΙΟΝΙΑ, ΣΥΝΤΗΞΗ, PHYSICS