Un equipo internacional de físicos propone mirar a los reactores de fusión no solo como futuras fuentes de energía limpia, sino también como bancos de prueba que ayudarían a detectar nuevas partículas que podrían estar vinculadas a la materia oscura, como los axiones.
El trabajo, publicado en la revista Journal of High Energy Physics, sostiene que las instalaciones de fusión ofrecen condiciones únicas para producir y localizar señales sutiles que otros entornos pasan por alto.
Tras décadas de búsquedas, la materia oscura sigue siendo uno de los mayores enigmas de la física: se sabe que existe por su gravedad, pero se desconoce su composición. El interés crece a medida que mejoran las técnicas experimentales y se exploran estrategias no convencionales.
Hasta ahora, la mayoría de las búsquedas de partículas ligeras y de interacción muy débil se han centrado en el Sol o en reactores de fisión, donde ya existen límites estrictos. La fusión ha quedado rezagada por los tradicionales métodos establecidos y no por imposibilidad física. En los reactores de deuterio‑tritio, cada reacción libera 17,6 millones de electronvoltios: una fracción alimenta el plasma confinado en el reactor y el resto viaja en forma de neutrones de alta energía que chocan contra las paredes internas del mismo.
Viabilidad del enfoque
Esos neutrones son la clave. En una planta termonuclear de 2.000 megavatios, el flujo podría alcanzar parámetros unas cien veces superiores a los de una central de fisión de potencia similar. Con un bombardeo así, procesos rarísimos se vuelven medibles. Cuando los neutrones atraviesan materiales de uso corriente en diseños de fusión, como mantas de litio‑plomo y aceros estructurales, pueden generar partículas nuevas que apenas interactúan con la materia y se escapan del reactor.
La enorme cantidad de núcleos disponibles para interacciones sostiene la viabilidad del enfoque. Para detectar las partículas producidas, los autores proponen instalar fuera del reactor un detector de agua pesada de unas 1.000 toneladas, similar al empleado en el Observatorio de Neutrinos de Sudbury. Allí, las partículas provenientes del reactor podrían romper núcleos de deuterio, dejando una firma reconocible.
Inmenso valor científico
Un emplazamiento a unos 10 metros y un año de operación bastarían, según los cálculos, para alcanzar sensibilidad competitiva. El enfoque abre una vía complementaria para explorar candidatos a materia oscura, como los axiones y otras partículas ligeras. Aun así, los investigadores advierten que las tasas de producción dependen de detalles nucleares y del diseño material de cada planta, por lo que serán necesarias simulaciones y mediciones específicas.
Si las futuras instalaciones de fusión se construyen pensando también en física fundamental, integrar detectores de diseño relativamente simple podría potenciar el valor científico de estas plantas sin necesidad de construir nuevos laboratorios.
