核聚變可能撞出暗物質！最新研究或改寫物理教科書？

這是一個可能改寫物理學教科書的時刻，也是虛構與現實在平行宇宙中最奇妙的一次交匯。

2025年10月27日，高能物理界權威期刊《高能物理雜志》（JHEP）刊登了一項令人拍案叫絕的研究。來自辛辛那提大學、以色列理工學院和麻省理工學院（MIT）的物理學家團隊，由Jure Zupan教授領銜，提出了一種全新的理論機制：人類正在建造的核聚變反應堆，極有可能是制造“暗物質”的超級工廠。

這不僅僅是一個關于新能源的故事，更是一場跨越維度的探索游戲。因為它順手解決了一個曾在美劇《生活大爆炸》中困擾了謝耳朵（謝爾頓·庫珀，Sheldon Cooper）整整三集、最后只能畫個“哭喪臉”承認失敗的科學難題。

我們把時鐘撥回美劇《生活大爆炸》第五季。天才物理學家謝耳朵和萊納德在白板前抓耳撓腮，他們試圖計算在核聚變反應堆中產生“軸子”（Axion）的可能性。

軸子，物理學界的“幽靈粒子”，是暗物質最有力的候選者之一。在這個宇宙中，我們看得見摸得著的物質只占5%，剩下看不見的絕大多數，都是暗物質。誰找到了軸子，誰就握住了通往宇宙真相的鑰匙。

須彌藏于芥子，洪荒隱于微塵。萬物顯化于光，而真理，往往潛行于夜。

但在那幾集電視劇里，編劇請來的科學顧問讓謝爾頓絕望了。白板上的計算結果顯示：相比于巨大的太陽，人造核聚變反應堆產生的軸子流太微弱了，根本探測不到。

謝爾頓在白板下方畫了一個大大的悲傷表情。在那個平行世界里，物理學撞上了南墻。

現實中的物理學家們，撿起了謝爾頓扔下的粉筆。

他們發現，謝爾頓和萊納德犯了一個“燈下黑”的錯誤：他們死死盯著反應堆中心那團極高溫度的等離子體（Fusion Plasma）。確實，在那團模擬太陽的烈火中，產生軸子的概率微乎其微。

但他們忘了看那堵“墻”。

在這篇最新的論文中，研究團隊把目光從中心移到了邊緣——核聚變反應堆的內壁（First Wall）和用于增殖氚的“包層”（Breeding Blanket）。

這里正在發生一場肉眼看不見的暴風雨。核聚變反應（氘-氚反應）會噴射出能量極高的中子流。這個數據大到恐怖：在未來的DEMO級反應堆中，每秒鐘、每平方厘米的墻壁，都要承受1000萬億個（10^15）高能中子的狂轟濫炸。

這就是見證奇跡的時刻。

當這股驚人的中子流狠狠撞擊反應堆內壁的鋰（Lithium）或鋼鐵材料時，通常情況下，原子核會捕獲中子并釋放出一個光子（伽馬射線）。這是標準的核物理過程。

但量子力學允許“意外”發生。

物理學家計算出，在極少數情況下，原子核“打了個噴嚏”——它吐出來的不是普通的光子，而是一個“黑暗粒子”（可能是軸子，也可能是類軸子標量粒子）。

這就好比你往墻上扔了一萬個網球，其中有一個球沒有彈回來，而是變成一只蝴蝶穿墻而過了，這就是量子力學的奇妙。萬法皆流，無物常駐。在那一剎那的震顫中，物質可能忘卻它的桎梏，化作一縷穿透維度的風。

雖然這個概率極低，但架不住中子的基數大??！每秒1000萬億次的撞擊，足以讓這些“幽靈粒子”匯聚成一股可觀的暗物質流。

理論有了，但怎么抓住它們？

這些粒子之所以叫“暗物質”，就是因為它們高冷，幾乎不和任何物質發生反應。它們會像穿過空氣一樣穿過反應堆厚重的屏蔽層。

研究團隊給出了極其具體的捕捉方案：重水（Heavy Water）。

只要在距離反應堆核心10米遠的地方，放置一個類似SNO（薩德伯里中微子天文臺）的探測器，里面裝滿重水。當那些從反應堆內壁逃出來的“幽靈粒子”穿過探測器時，會有極小的概率撞碎重水中的氘核（Deuterium），將其分解成一個質子和一個中子。

這一瞬間的崩解，就是暗物質存在的鐵證。

按照論文的計算，利用現有的技術（比如未來的ITER或CFETR反應堆），我們完全有能力在一年內捕捉到這些信號，或者至少給出比現在嚴格得多的物理限制。

有時候，科學的突破需要的不是更復雜的公式，而是換一個視角。

謝爾頓盯著太陽般的火焰，看到的是虛無；現實中的科學家盯著冰冷的墻壁，看到了宇宙的暗面。

人類建造核聚變反應堆的初衷，是為了把恒星的能量裝進瓶子里，解決能源危機。但現在看來，這個瓶子本身，或許才是解開宇宙起源之謎的潘多拉魔盒。

參考文獻：

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