تاریخچه
مورد جالب توجهی از واکنش زنجیری شکافت در طبیعت در معدن اکلو در گابون (واقع در قاره آفریقا) دیده شده است. در سال 1972 ، دانشمندان فرانسوی نمونه‌های معدن اورانیوم را آنالیز کردند. معمولا میزان ایزوتوپ 235U در کل فراوانی اورانیوم برابر 0.7202 درصد است. با وجود این در بعضی از نمونه‌های اکلو ، فراوانی 235U تنها 0.7171 درصد یافت شد. دانشمندان نظر دادند که شاید تهی شدن 235U در نتیجه راکتور شکافت فسیلی بوده که چند میلیون سال پیش عمل کرده است.
شکافت خود به خودی اورانیوم
سن صخره حاوی کانی اورانیوم حدود 1.74X109 سال تعیین شده بود. در صخره‌ای با این سن ، مقدار اولیه 235U تقریبا 3 درصد کل اورانیوم موجود بوده است (نیم عمر 235U برابر 7.04X108 سال است). این مقدار معادل غنای ایزوتوپی اورانیوم بکار رفته در یک راکتور قدرت پیشرفته است. برای رسیدن به جرم کافی جهت ادامه واکنش زنجیری لازم بود که کانی تقریبا معدن حاوی 20 درصد اورانیوم باشد. نمونه‌هایی در جرم اکلو پیدا شده‌اند که دارای 20 تا 60 درصد اورانیوم بوده‌اند.

شکافت خودبه خودی 235U یا نوترونهای اشعه کیهانی می‌توانست نوترونهای پرتابه لازم برای شروع شکافت القایی نوترون 235U را فراهم نماید. 235U احتمال بیشتری از 235U جهت شکافت القایی نوترون دارد. به همین دلیل است که ایزوتوپ 235U بوسیله دیفیوژن گاز یا فرآیندهای دیگر غنی سازی می‌گردد تا در راکتورهای هسته‌ای و بمبهای هسته‌ای قدیمی مورد استفاده قرار گیرد. شکافت 235U چندین نوترون اضافی برای ادامه یک واکنش هسته‌ای زنجیری از طریق القای بیش از یک فرآیند شکافت ثانویه به ازای هر فرآیند شکافت اولیه یا مادر نمود.
واکنشهای زنجیری و راکتورها
شرایط دیگری نیز باید برای انجام واکنش زنجیری موجود باشند. نوترونهایی که موجب شکافت می‌شوند باید تا حد انرژیهای حرارتی حدود انرژی مولکولهای گاز (در دمای اتاق معادل Emean ? 0.04 ev) کند شوند. در راکتورهای پیشرفته آب به عنوان کند کننده متداول برای کاهش انرژیهای نوترونهای شکافت بوسیله واکنشهای برخوردهای چندگانه با اتمهای هیدروژن آب بکار می‌رود. خاک اکلو از نوعی رس و حاوی 5% آب است. این مقدار تقریبا معادل نسبت اورانیوم به آبی است که در راکتورهای مدرن بکار می‌رود.

همچنین بعضی از عناصر دارای احتمال بالای جذب نوترون بوده و لذا واکنش زنجیری را متوقف می‌کنند. این عناصر مانند V به مقدار بسیار کمی در خاک اکلو یافت شدند. عناصر دیگر با احتمال بالای جذب نوترون مانند B ، Nb و Gd به مقدار فوق العاده ناچیز در اکلو وجود دارد. مقدار جزئی از این عناصر که در ابتدا در خاک بوده است، احتمالا در عملیات ابتدائی راکتور سوخته و از بین رفته است. در کنار تهی شدن 235U ، عدم حضور سمومی مانند V و وجود مقادیر جزئی B ، Nd و Gd شواهد آزمایشی دیگری هستند که نشان می‌دهند در اکلو یک راکتور هسته‌ای طبیعی عمل کرده است.
فراوانی عناصر و فرآیند شکافت
فراوانی بالای غیر عادی از ایزوتوپهای نوکلوئیدهایی که معمولا از فرآیندهای شکافت تولید می‌شوند، ملاحظه گردید. در میان اینها ایزوتوپهایی از گازهای به دام افتاده Kr ، Xe بودند که به مقدار زیاد از شکافت 235U بوجود آمده بودند. به دلیل انجام واکنشهای رادیولیز حاصل از اشعه گاما و حرارت ، ترکیبات آلی فرار در صخره‌های این ناحیه وجود نداشت.

صخره‌های محلی نشان دهنده علائمی بودند که نشان می‌داد به شدت حرارت دیده‌اند، ولی نشانی از آتشفشان وجود نداشت. بالاخره ، نسبتهای ایزوتوپی غیر معمولی برای عناصر خاص مانند Nd که دارای ایزوتوپهای با تواناییهای مختلف برای جذب نوترون می‌باشد، وجود داشت. این ایزوتوپها که دارای احتمال بالای جذب نوترون بوده و نسبت به دیگر ایزوتوپها تهی شده‌اند، نشان دهنده حضور یک شار بالای نوترون بودند.
شکافت طبیعی در مکانهای دیگر
منطقه اکلو مورد توجه دانشمندان محیط زیست بوده است، چرا که برای مسائل دفع پسماندهای رادیواکتیو دارای اهمیت خاصی است. مکانهای دیگر راکتورهای طبیعی شکافت در حال بررسی و جستجو هستند، اما در حال حاضر اکلو تنها راکتور هسته‌ای فسیلی شناخته شده می‌باشد.

طبق فرضیه تازه ای مهم ترین معماهای فیزیک در دهه گذشته، یعنی جرم نوترینوها و آهنگ فزاینده انبساط جهان به ذرات زیر اتمی ای به نام اکسلرون مربوط می شود. شاید بتوان دو دستاورد بزرگ فیزیک در دهه ی گذشته را مربوط به کیهان شناسی دانست، یکی اینکه نوترینوها (ذرات زیراتمی بسیار کوچک) جرم ناچیزی دارند که البته هنوز اندازه گیری نشده است و دیگری اینکه سرعت انبساط عالم در حال حاضر در حال افزایش است. سه فیزیکدان در دانشگاه واشنگتن معتقدند که این دو کشف هر دو به گونه ای به ناشناخته ترین پدیده ی کنونی در عالم، یعنی انرژی تاریک مرتبط است - ما هنوز به درستی آن را نمی شناسیم، تنها می دانیم عاملی است که بر ضد گرانش، سبب سرعت بخشیدن به انبساط عالم می شود- آنها معتقدند همه چیز زیر سر ذره زیراتمی دیگری است که تاکنون مورد توجه قرار نگرفته است و آن را " اکسلرون (Acceleron)" (شتابگر) نامیده اند. انرژی تاریک در عالم اولیه چندان قابل توحه نبوده است اما در حال حاضر 70درصد عالم را اشغال کرده است. شناخت انرژی تاریک به ما کمک می کند تا بدانیم چرا در زمان دوری در آینده عالم آن چنان وسعت پیدا می کند که دیگر هیچ کهکشانی در آسمان شب دیده نشود و آیا این انبساط تا ابد و بی نهایت ادامه خواهد داشت؟ در نظریه ی جدید مطرح شده نوترینوها تحت تأثیر نیروی جدیدی که از برهمکنش آنها با اَکسِلِرون ها ناشی می شود قرار می گیرند این- نیرو سبب می شود که نوترینوها از هم فاصله بگیرند. درست مثل اینکه یک تکه کش را از دو طرف بکشیم، هر چقدر بیشتر کشیده شود، انرژی بیشتری را در خود ذخیره می کند- در هر ثانیه تریلیونها نوترینو در کوره ی هسته ای ستاره ها از جمله خورشید ما ساخته می شوند.آنها در همه جای عالم جریان پیدا می کنند و میلیاردها نوترینو از هر نوع ماده ای، حتی بدن شما بدون هیچ برهمکنشی عبور می کنند. نوترینوها بار الکتریکی ندارند و جرم آنها هم آن قدر ناچیز است که هنوز اندازه گیری نشده است. آن نیلسون یکی از ارائه دهندگان نظریه ی جدید معتقد است برهمکنش میان اکسلرونها و ذرات دیگر از این هم ضعیف تر است، برای همین این ذرات تاکنون آشکار نشده اند. البتّه نیرویی که این ذرات بر نوترینوها وارد می کنند، آنها را تحت تأثیر قرار می دهد و به این ترتیب باید بتوان وجود چنین نیرویی را در آشکارسازهای نوترینوی فعلی که در نقاط مختلف کره ی زمین وجود دارد نشان داد. مدلهای مختلفی برای انرژی تاریک ارائه شده است، اما آزمودن آنها محدود به اندازه گیریهای دقیق در تغییر سرعت انبساط عالم است. این امر تنها با رصد اجرام بسیار دوردست امکان پذیر است، اما اندازه گیریهای دقیق در چنین فاصله هایی بسیار مشکل است. به گفته ی نلسون این تنها روشی است که ما می توانیم با به کارگیری آشکارسازهای فعلی در کره ی زمین به نیرویی که سبب افزایش انرژی تاریک در عالم می شود پی ببریم. محققان معتقدند جرم نوترینو در عبور از محیطهای مختلف، تغییر می کند، همان طور که عبور نور از هوا، آب یا یک منشور متفاوت است. در نتیجه آشکارسازهای مختلف بسته به اینکه در چه مکانی نصب شده اند، نتایج متفاوتی به دست خواهند آورد. اما اگر بپذیریم که نوترینوها نیز بخشی از انرژی تاریک هستند، وجود نیروی جدیدی می تواند این افت و خیزها را توضیح دهید. به عقیده ی نلسون این برهمکنش میان نوترینوها و اکسلرونها می تواند تا ابد انرژی لازم برای انبساط عالم را تأمین کند. تا پیش از این اخترشناسان به دنبال اطلاعاتی بودند که سرانجام تعیین کنند آیا عالم ما تا ابد منبسط خواهد شد، یا زمانی دوباره در یک " رُمبش بزرگ" منقبض شده و روی خودش بسته می شود. اما حالا باید به دنبال این باشیم که آیا سرعت انبساط عالم همچنان افزایش خواهد یافت یا در جایی ثابت خواهد ماند

.براساس نظریه ی جدید، هنگامی که فاصله ی نوترینوها بسیار زیاد شود، جرم آنها نیز آن قدر افزایش پیدا می کند که دیگر انرژی تاریک بر آنها اثری نخواهد داشت، در نتیجه شتاب انبساط عالم کم کم از بین می رود. و از آن پس عالم همچنان به انبساط خود ادامه خواهد داد، اما با سرعتی که دائماً در حال کاهش است

با توجه به دستاورد های جدید، فیزیکدانان ذرات بنیادی، با اطمینان بیش تری مدعی هستند که ماخو ها نمی توانند 90% جرم عالم را تشکیل دهند. برای همین مصرانه در جستجوی ویمپ ها هستند. این ذرات بسیار کوچکتر از اتم، اما دارای جرم اند. با ماده ی باریونی برهم کنش نمی‌کنند و حتی به راحتی از میان آن عبور می‌کنند. از آن جا که جرم این ذارت بسیار کم است، تعداد زیادی از آنها لازم است تا بتوانند این مقدار عظیم ماده ی تاریک را تامین کنند. بهترین نامزد این گونه ذرات نوترینو ها هستند که هر ثانیه میلیارد ها عدد از ان ها از بدن ما و کره ی زمین عبور می‌کند. آشکارساز هایی که اخیرا در اعماق معدن هایی در آمریکا و ژاپن جاسازی شده اند، نشان می‌دهند که ممکن است نوترینو ها جرم داشته باشند. این آشکار ساز ها در اعماق زمین و در معادن فلزات کار گذاشته می‌شوند تا هیچ ذره ای به آنجا راه پیدا نکند. روشی دیگر برای آشمار سازی ویمپ ها سرد کردن یک بلور بزرگ تا اندازه ی صفر مطلق است. در این شرایط حرکت و ارتعاش اتم های بلور به حداقل می‌رسد و اگر در این حالت یک ویمپ به اتمب برخورد کند، آن را مرتعش می‌کند و دمایش را بالا می‌برد. این گرمای ناچیز ایجاد شده قابل اندازه گیری است. در آزمایش مشابه دیگری از یخ های قطبی به جای بلور سرد استفاده شده است. وجود ماده ی تاریک نه فقط اختلاف در محاسبات جرم کهکشان ها را توضیح می دهد، بلکه یکی از مشکلات نظریه‌ی مهبانگ را که سال ها موجب راز کیهان شناسان بود، حل می‌کند. بنا بر نظریه مهبانگ عالم از گشترش و انبساط نقطه ی بی نهایت کوچکی از انرژی بی نهایت آغاز شده است. سرعت انبساط آن قدر زیاد بوده است که بر گرانش غلبه کرده و به مواد اجازه می‌دهد که به صورت کلوخه ای گرد هم آیند و ستارگان و کهکشان ها را تشکیل دهند. انبساط عالم که توسط ادوین هابل کشف شد، قسمت اول نظریه را تایید می‌کند. اما سوال این است که چگونه در عالمی که همه ی مواد در آن یکنواخت پخش شده و گرانش وارد بر همه ی ذارت آن یکسان است، ممکن است ساختار های کلوخه ای تشکیل شود. عامل دیگری باید به گرانش ذارت کمک کرده باشد.

با وجود یافته های فراوان معمای ماده ی تاریک هنوز سر به مهر مانده است. طرح های بزرگ پژوهشی که با روش های مختلف در جستجوی یافتن هندسه‌ی عالم و آغاز و سرانجام آن هستند.

اگر ماده‌ی تاریک واقعا از ویمپ ها باشد باید واقعیتی تلخ را بپذیریم. این که نه فقط در مرکز جهان نیستیم، بلکه از نوع ماده ی اصلی جهان نیز تشکیل نشده ایم.