双带电标量催化的核聚变：对能源生产的启示

粒子物理标准模型的一些流行扩展预测了双带电标量粒子 $X^{\pm\pm}$ 的存在。此类粒子可能是长寿命的甚至是稳定的。如果存在，$X^{--}$ 可以与轻核形成原子束缚态，并通过基本消除它们之间的库仑势垒来催化其聚变。这种 $X$ 催化聚变（$X$CF）过程不需要高温或高压，并可能在能源生产方面具有重要应用。已经证明，类似的 $\mu$ 催化聚变（$\mu$CF）过程由于负 $\mu$ 子粘附在氢同位素聚变产生的氦核上而停止催化过程，因此不是一种可行的能源。我们分析了氘环境中的 $X$CF，并表明 $X$ 粒子只能粘附在 $^6$Li 核上，这些核是在催化循环下游的第三阶段反应中产生的。相应的粘附概率非常低，在与 $^6$Li 结合之前，每个 $X$ 粒子可以催化约 $3.5\cdot 10^{9}$ 次聚变循环，产生约 $7\cdot 10^{4}$ TeV 的能量。我们还讨论了从库仑束缚态（${\rm ^6Li}X$）中重新激活 $X$ 粒子的方法，这将允许在 $X$CF 反应中重复使用它们。