Sciencemag.cz
Doporučujeme
Vědci poprvé přímo pozorovali mionové molekuly v rezonančních stavech pomocí rentgenového detektoru s vysokým rozlišením.
Rezonanční stavy jsou klíčové pro určení reakční rychlosti mionem katalyzované fúze (µCF). U mionových molekul se atomová jádra nacházejí extrémně blízko u sebe, což by mohlo umožnit realizovat jadernou fúzi i při pokojové teplotě (bez nutnosti plazmatu).
K zahájení konvenční fúze se používají metody, jako je generování plazmatu při extrémně vysokých teplotách a jeho omezení magnetickými poli nebo okamžité stlačení paliva lasery za účelem dosažení plazmatu s vysokou teplotou a hustotou.
Naproti tomu při µCF jsou elektrony v molekulách vodíku nahrazeny miony, čímž se vzdálenost jader molekul zmenší asi dvěstěkrát. Aby k µCF docházelo efektivně, je klíčová rychlá tvorba mionových molekul. Atomové a molekulární procesy s účastí mionů, které vedou k tvorbě mionových molekul, však byly předmětem dlouhodobého rozporu mezi teorií a experimentem a role rezonančních stavů mionových molekul zůstávala nevyřešena.
Nyní mezinárodní skupina vědců navázala na teoretické studie a pomocí supravodivého mikrokalorimetru oddělila a identifikovala složité, překrývající se spektrální charakteristiky rentgenového záření a spektroskopicky rozlišila a detekovala rentgenové složky pocházející z mionových molekul a mionových atomů.
Porovnáním naměřených spekter s vysoce přesnými teoretickými výpočty se podařilo identifikovat vibrační kvantové stavy mionových molekul, složených ze dvou jader deuteria (d) a jednoho mionu (µ) v rezonančním stavu, a kvantitativně vyhodnotit poměry jejich populací.
Úspěch vytváří vědecký základ, jenž má být vodítkem pro budoucí výzkum směřující k realizaci vysoce účinné fúze katalyzované miony. Techniky rentgenové spektroskopie s vysokým rozlišením zavedené v této studii spolu s poznatky odhalujícími fyzikální roli rezonančních stavů poskytují základ pro výzkumné strategie zaměřené na zvýšení účinnosti µCF. Očekává se, že to v konečném důsledku dále urychlí výzkum a vývoj směřující k technologii fúze katalyzované miony pro praktické aplikace.
Y. Toyama et al, Direct observation of muonic molecules in resonance states critical to muon catalyzed fusion, Science Advances (2026). DOI: 10.1126/sciadv.aed3321
Zdroj: University of Tokyo / Phys.org, přeloženo / zkráceno
