核聚变可能撞出暗物质！最新研究或改写物理教科书？

这是一个可能改写物理学教科书的时刻，也是虚构与现实在平行宇宙中最奇妙的一次交汇。

2025年10月27日，高能物理界权威期刊《高能物理杂志》（JHEP）刊登了一项令人拍案叫绝的研究。来自辛辛那提大学、以色列理工学院和麻省理工学院（MIT）的物理学家团队，由Jure Zupan教授领衔，提出了一种全新的理论机制：人类正在建造的核聚变反应堆，极有可能是制造“暗物质”的超级工厂。

这不仅仅是一个关于新能源的故事，更是一场跨越维度的探索游戏。因为它顺手解决了一个曾在美剧《生活大爆炸》中困扰了谢耳朵（谢尔顿·库珀，Sheldon Cooper）整整三集、最后只能画个“哭丧脸”承认失败的科学难题。

我们把时钟拨回美剧《生活大爆炸》第五季。天才物理学家谢耳朵和莱纳德在白板前抓耳挠腮，他们试图计算在核聚变反应堆中产生“轴子”（Axion）的可能性。

轴子，物理学界的“幽灵粒子”，是暗物质最有力的候选者之一。在这个宇宙中，我们看得见摸得着的物质只占5%，剩下看不见的绝大多数，都是暗物质。谁找到了轴子，谁就握住了通往宇宙真相的钥匙。

须弥藏于芥子，洪荒隐于微尘。万物显化于光，而真理，往往潜行于夜。

但在那几集电视剧里，编剧请来的科学顾问让谢尔顿绝望了。白板上的计算结果显示：相比于巨大的太阳，人造核聚变反应堆产生的轴子流太微弱了，根本探测不到。

谢尔顿在白板下方画了一个大大的悲伤表情。在那个平行世界里，物理学撞上了南墙。

现实中的物理学家们，捡起了谢尔顿扔下的粉笔。

他们发现，谢尔顿和莱纳德犯了一个“灯下黑”的错误：他们死死盯着反应堆中心那团极高温度的等离子体（Fusion Plasma）。确实，在那团模拟太阳的烈火中，产生轴子的概率微乎其微。

但他们忘了看那堵“墙”。

在这篇最新的论文中，研究团队把目光从中心移到了边缘——核聚变反应堆的内壁（First Wall）和用于增殖氚的“包层”（Breeding Blanket）。

这里正在发生一场肉眼看不见的暴风雨。核聚变反应（氘-氚反应）会喷射出能量极高的中子流。这个数据大到恐怖：在未来的DEMO级反应堆中，每秒钟、每平方厘米的墙壁，都要承受1000万亿个（10^15）高能中子的狂轰滥炸。

这就是见证奇迹的时刻。

当这股惊人的中子流狠狠撞击反应堆内壁的锂（Lithium）或钢铁材料时，通常情况下，原子核会捕获中子并释放出一个光子（伽马射线）。这是标准的核物理过程。

但量子力学允许“意外”发生。

物理学家计算出，在极少数情况下，原子核“打了个喷嚏”——它吐出来的不是普通的光子，而是一个“黑暗粒子”（可能是轴子，也可能是类轴子标量粒子）。

这就好比你往墙上扔了一万个网球，其中有一个球没有弹回来，而是变成一只蝴蝶穿墙而过了，这就是量子力学的奇妙。万法皆流，无物常驻。在那一刹那的震颤中，物质可能忘却它的桎梏，化作一缕穿透维度的风。

虽然这个概率极低，但架不住中子的基数大啊！每秒1000万亿次的撞击，足以让这些“幽灵粒子”汇聚成一股可观的暗物质流。

理论有了，但怎么抓住它们？

这些粒子之所以叫“暗物质”，就是因为它们高冷，几乎不和任何物质发生反应。它们会像穿过空气一样穿过反应堆厚重的屏蔽层。

研究团队给出了极其具体的捕捉方案：重水（Heavy Water）。

只要在距离反应堆核心10米远的地方，放置一个类似SNO（萨德伯里中微子天文台）的探测器，里面装满重水。当那些从反应堆内壁逃出来的“幽灵粒子”穿过探测器时，会有极小的概率撞碎重水中的氘核（Deuterium），将其分解成一个质子和一个中子。

这一瞬间的崩解，就是暗物质存在的铁证。

按照论文的计算，利用现有的技术（比如未来的ITER或CFETR反应堆），我们完全有能力在一年内捕捉到这些信号，或者至少给出比现在严格得多的物理限制。

有时候，科学的突破需要的不是更复杂的公式，而是换一个视角。

谢尔顿盯着太阳般的火焰，看到的是虚无；现实中的科学家盯着冰冷的墙壁，看到了宇宙的暗面。

人类建造核聚变反应堆的初衷，是为了把恒星的能量装进瓶子里，解决能源危机。但现在看来，这个瓶子本身，或许才是解开宇宙起源之谜的潘多拉魔盒。

参考文献：

Baruch, C., Fitzpatrick, P.J., Menzo, T. et al. Searching for exotic scalars at fusion reactors. JHEP 10 (2025) 215.