Atomların füzyonundan enerji üretmek üzere tasarlanmış reaktörlerin beklenmedik bir bilimsel yan faydası olabilir.

Uluslararası bir araştırma ekibi, varsayımsal aksiyon gibi düşük kütleli karanlık sektör parçacıklarının, füzyon tesislerinde – füzyon sürecinin yan ürünleri olarak değil, yüksek enerjili nötronlar ile reaktör duvarları arasındaki etkileşimler yoluyla – üretilebileceğini gösterdi.

Önerileri, bir zamanlar imkansız olduğu düşünülen şeyi gerçekçi bir teorik yola ve gelecekteki deneysel araştırmalara yönelik umut verici bir adıma dönüştürüyor.

Karanlık Madde Nedir?

Karanlık madde, evrenin en büyük soru işaretlerinden biri, gözlemlenen bir bilmeceye yönelik teorik bir çözüm.

Özetle, evrendeki normal madde miktarı, gördüğümüz yerçekimi miktarını üretmek için çok az. Henüz tanımlayamadığımız bir şey, evreni devasa bir ağda yerçekimiyle birbirine bağlıyor; ancak algılayabildiğimiz hiçbir ışık üretmiyor veya emmiyor ve yerçekiminin ötesinde başka hiçbir şeyle etkileşime girmiyor.

Buna karanlık madde diyoruz. Bilim insanları, normal maddenin evrendeki maddenin yalnızca yaklaşık %16’sını oluşturduğunu, geri kalan %84’ünün ise karanlık maddeden oluştuğunu hesaplıyor.

Kimliği için mikroskobik kara deliklerden, zayıf etkileşimli büyük kütleli parçacıklara ve ultra hafif parçacıklara kadar birçok teorik aday var; bunlardan biri de önde gelen adaylardan biri olan aksiyonlar.

Aksiyonların veya aksiyon benzeri parçacıkların yıldız füzyonundan ortaya çıkabileceği fikri yeni değil ve birçok mekanizma önerildi. Bu nedenle, aksiyonların bir füzyon reaktöründe de ortaya çıkabileceği mantıklı.

Ancak büyük ve yıkıcı bir sorun var: Bir yıldızdan, hele ki çok daha küçük bir reaktörden beklenen aksiyon miktarı, tespit edilemeyecek kadar çok düşük.

Cincinnati Üniversitesi’nden fizikçi Jure Zupan liderliğindeki bir ekip yeni bir makalede şöyle yazıyor: “Bu çalışmanın tamamlanmasının ardından, füzyon tesislerinde aksiyon üretme fikrinin ‘The Big Banh Theory’ adlı sitcom dizisinin SE501-SE503 bölümlerinde tartışıldığının farkına vardık.”

“Sheldon Cooper ve Leonard Hofstadter, plazmada aksiyon üretmeyi düşündüler, ancak ne yazık ki bu yeterince büyük bir aksiyon akışına yol açmıyor.”

Zupan ve ekibi, plazmaya bakmak yerine başka bir yaklaşımı ele aldılar: döteryum-trityum füzyon reaktörünün üreme örtüsündeki lityum tarafından yüksek enerjili nötronların muazzam akışının emilmesi.

İşte çalışma prensibi: Bu tür füzyon reaktörlerinde, üreme örtüsü, reaktör çekirdeğindeki vakum kabının etrafına sarılmış kalın bir lityumca zengin malzeme tabakası. Bunun iki amacı var. Plazma dönerken, çok enerjik nötronlardan oluşan büyük bir akış üretir. Bunlar örtüye çarparak, taşıdıkları kinetik enerjiyi ısıya dönüştürüp enerji üretimine yardımcı olur.

Aynı zamanda, nötronlar lityum çekirdekleri tarafından yakalanır ve daha sonra helyum ve trityuma ayrışırlar. Reaktör, bu trityumu daha fazla yakıt olarak kullanabilir. Buna üreme örtüsü denmesinin nedeni, trityum “üretmesi”.

Araştırmacılar, üreme örtüsü ve reaktör duvarlarıyla olan etkileşimlerin başka parçacıklar da üretebileceğini tespit ettiler.

Matematiksel analizleri, nötron yakalama etkileşimlerinde veya nötronun başka bir parçacıktan saçıldıktan sonra yavaşlamasıyla açığa çıkan enerji salınımından aksiyon veya aksiyon benzeri parçacıkların da ortaya çıkabileceğini gösteriyor.

Araştırmacılar, bu süreçlerden kaynaklanan aksiyon benzeri parçacıkların teorik akışının füzyondan kaynaklanan akıştan çok daha yüksek olduğunu ve hatta reaktör duvarlarının dışında tespit edilebilir seviyelere ulaşabileceğini buldular. Çalışmaları, karanlık maddenin gizemlerine çözüm aramak için yeni bir yol sunuyor.

Zupan, “Güneş, çok fazla enerji üreten devasa bir cisim. Güneş’ten üretilen ve Dünya’ya akacak yeni parçacıkların oluşma olasılığı, Güneş’tekiyle aynı süreçleri kullanan füzyon reaktörlerinde üretilme olasılığından daha yüksek. Ancak, farklı bir dizi süreç kullanarak yine de reaktörlerde üretilebilirler.” diyor.

Derleyen: Damla Şayan