Progresser vers la 'fusion froide, ' où la fusion nucléaire peut se produire à des températures proches de la température ambiante, est maintenant à l'arrêt depuis des décennies. Cependant, de plus en plus d'études proposent aujourd'hui que la réaction puisse être déclenchée plus facilement par un mécanisme faisant intervenir des muons, des particules élémentaires de même charge que les électrons, mais avec environ 200 fois leur masse. Grâce à une étude publiée dans EPJ D , des chercheurs dirigés par Francisco Caruso au Centre brésilien de recherche physique ont montré théoriquement comment ce processus se déroulerait dans les systèmes 2D, sans avoir besoin d'approximations.

Les résultats de l'équipe pourraient conduire à des avancées tant attendues dans le domaine de la fusion à froid, qui a été proposée comme une méthode efficace, moyen durable de récolter de grandes quantités d'énergie. Puisque les muons sont beaucoup plus lourds que les électrons, ils orbiteront beaucoup plus près des noyaux atomiques lorsqu'ils seront capturés par des atomes d'hydrogène. Cela permet aux noyaux de fusionner beaucoup plus facilement en hélium, après quoi le muon est libéré du système. Cependant, étant donné que la quantité d'énergie libérée est relativement faible, il est resté difficile pour les physiciens théoriciens de proposer une base fiable pour la technique, limitant ses progrès jusqu'à présent.

L'équipe de Caruso a adopté une approche différente dans son étude :cette fois, en se concentrant sur le calcul des processus élémentaires impliqués dans la fusion catalysée par muons en 2D. Les chercheurs ont ensuite comparé le comportement de leur modèle avec des mesures 3D, qui a révélé que le processus 2-D est influencé par des paramètres significativement différents. Le plus frappant, ils ont montré que la fusion est 1 milliard de fois plus susceptible de se produire entre une paire muonique d'atomes de tritium - une forme d'hydrogène contenant deux neutrons supplémentaires dans son noyau - que ce n'est le cas pour le 3-D. En calculant directement ces probabilités, au lieu de les estimer, les découvertes de l'équipe pourraient fournir des informations précieuses pour de futures études sur la fusion froide.