تشير دراسة نظرية جديدة إلى أن مفاعلات الاندماج النووي يمكن أن تفعل أكثر من مجرد توليد الطاقة، بل قد تنتج أيضًا جسيمات مرتبطة بالمادة المظلمة.

الباحثون في جامعة سينسيناتي يقولون إنهم اكتشفوا، على الورق على الأقل، كيف يمكن لمفاعلات الاندماج النووي أن تنتج جسيمات دون ذرية تُعرف باسم الأكسيونات، وهو التحدي الذي حيّر اثنين من أشهر علماء الفيزياء الخياليين في أمريكا.

في المسرحية الهزلية CBS “The الانفجار العظيم “النظرية“، يتصارع عالما فيزياء الجسيمات شيلدون كوبر وليونارد هوفستادتر، اللذان يتشاركان شقة واحدة، مع نفس الفكرة عبر ثلاث حلقات في الموسم الخامس لكنهما لم يحلاها أبدًا.

أستاذ الفيزياء بجامعة كاليفورنيا جوير زوبان ومؤلفوه المشاركون، وجميعهم علماء فيزياء نظرية من مختبر فيرمي الوطني، مع ومعهد التخنيون-إسرائيل للتكنولوجيا، يقدمون الآن تقريرًا عما يعتبرونه نهجًا عمليًا. تظهر دراستهم في مجلة فيزياء الطاقة العالية.

ما هي الأكسيونات ولماذا هي مهمة؟

الأكسيونات هي جسيمات لم يتم تأكيدها بعد، لكن العديد من الفيزيائيين يعتقدون أنها يمكن أن تكون مرتبطة بالمادة المظلمة. المادة المظلمة مهمة لأنها تساعد العلماء على شرح كيفية تطور الكون بعد الانفجار الكبير منذ ما يقرب من 14 مليار سنة.

على الرغم من أنه لم يتم اكتشاف المادة المظلمة بشكل مباشر أبدًا، إلا أن الباحثين يعتقدون أنها تشكل معظم مادة الكون، حيث تمثل المادة المرئية العادية حصة أصغر فقط. وتسمى المادة المظلمة لأنها، على عكس المادة العادية، لا تمتص الضوء أو تعكسه.

ومع ذلك، يستنتج العلماء أن المادة المظلمة موجودة بسبب الطريقة التي تشكل بها جاذبيتها ما يمكننا رؤيته. تغير جاذبيتها كيفية تحرك المجرات عبر الفضاء وكيفية انتقال النجوم داخل تلك المجرات. إحدى الأفكار الرائدة هي أن المادة المظلمة يمكن أن تتكون من جسيم خفيف للغاية يعرف باسم الأكسيون.

مفاعلات الاندماج كمصانع الجسيمات

في دراستهم، نظر زوبان وزملاؤه في تصميم مفاعل اندماج الديوتيريوم والتريتيوم الذي يستخدم وعاءًا مبطنًا بالليثيوم، ويتم تطويره من خلال تعاون دولي في جنوب فرنسا. إلى جانب توليد الطاقة، يمكن لهذا النوع من المفاعلات أيضًا إنشاء جسيمات من القطاع المظلم لأن الاندماج ينتج عددًا كبيرًا جدًا من النيوترونات.

وقال: “تتفاعل النيوترونات مع المواد الموجودة في الجدران. ويمكن للتفاعلات النووية الناتجة أن تخلق جسيمات جديدة”.

الطريقة الثانية التي يمكن من خلالها توليد الجسيمات الجديدة هي عندما ترتد النيوترونات عن الجسيمات الأخرى وتتباطأ، مما يؤدي إلى إطلاق الطاقة في عملية يطلق عليها الفيزيائيون bremsstrahlung أو “إشعاع الكبح”.

يمكن أن تكون الجسيمات الجديدة محاور عصبية، أو على الأقل جسيمات تشبه الأكسيونات. وقال زوبان إن هذا هو المكان الذي فشل فيه الفيزيائيون الخياليون في العرض.

حيث فشل الخيال

استمر عرض فيلم The Big Bang Theory من عام 2007 إلى عام 2019 وحصل على سبع جوائز إيمي. ويظل من بين العروض الأكثر مشاهدة في أي خدمة بث مباشر، وفقًا لـ Nielsen.

قال زوبان: “لقد تمت مناقشة الفكرة العامة من ورقتنا البحثية في “نظرية الانفجار الكبير” منذ سنوات، لكن شيلدون وليونارد لم يتمكنا من إنجاحها”.

في إحدى الحلقات، تعرض السبورة البيضاء معادلة ورسمًا تخطيطيًا قال زوبان إنه يصف كيفية توليد المحاور من الشمس. في حلقة لاحقة، تظهر معادلة أخرى على لوحة مختلفة. يوجد أسفل الحسابات بلون مختلف وجه حزين لا لبس فيه – رمز للفشل.

وقال زوبان إن معادلة ليونارد وشيلدون تقدر احتمالية اكتشاف المحاور من مفاعل الاندماج المقترح مقارنة بالشمس – مع نتائج غير مشجعة، وهو ما يفسر الوجه الحزين.

وقال: “الشمس جسم ضخم ينتج قدرًا كبيرًا من الطاقة. وفرص إنتاج جسيمات جديدة من الشمس تتدفق إلى الأرض أكبر من إنتاجها في مفاعلات الاندماج باستخدام نفس العمليات كما في الشمس. ومع ذلك، لا يزال من الممكن إنتاجها في مفاعلات باستخدام مجموعة مختلفة من العمليات”.

العلم كنكتة داخلية

الشخصيات في العرض لا تتحدث أبدًا عن المحاور أو السبورات البيضاء في الحلقات. إنها مجرد بيضة عيد الفصح لعلماء الفيزياء في عرض مشهور بدمج المفاهيم العلمية مثل قطة شرودنغر وتأثير دوبلر في أحداثه، إلى جانب ظهور الحائزين على جائزة نوبل وخريجي ستار تريك على حد سواء.

وقال زوبان: “لهذا السبب من الرائع مشاهدته كعالم”. “هناك طبقات عديدة للنكات.”

المرجع: “البحث عن الكميات الغريبة في مفاعلات الاندماج” بقلم شاجا باروخ، وباتريك ج. فيتزباتريك، وتوني مينزو، ويوتام سوريك، وسقراطيس تريفينوبولوس، وجوري زوبان، 27 أكتوبر 2025، مجلة فيزياء الطاقة العالية.
دوى: 10.1007/JHEP10(2025)215

لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.
تابعونا على جوجل و أخبار جوجل.