Физик из Университета Цинциннати сумел решить проблему, которую в известном ситкоме «Теория большого взрыва» представили как нерешаемую. Профессор Юре Жупан и его коллеги выяснили, как теоретически можно создавать в термоядерных реакторах субатомные частицы, называемые аксионами.

Вымышленные физики Шелдон Купер и Леонард Хофстадтер пытались решить эту задачу в трёх эпизодах пятого сезона сериала, но безуспешно. «Основная идея нашей работы обсуждалась в «Теории большого взрыва» много лет назад, но Шелдон и Леонард так и не смогли реализовать её», — сказал Жупан в пресс-релизе.

Исследование аксионов

Профессор физики Университета Цинциннати Юре Жупан совместно с группой теоретических физиков из Национальной ускорительной лаборатории им. Э. Ферми (Fermilab), Массачусетского технологического института (MIT) и Техниона (Израильский технологический институт) работал над поиском решения этой проблемы.

Аксионы — гипотетические частицы, которые могут помочь объяснить тёмную материю, загадочное невидимое вещество, составляющее примерно 85 процентов Вселенной. В отличие от обычной материи, тёмная материя не поглощает и не отражает свет. Учёные знают о её существовании благодаря гравитационному воздействию, которое она оказывает на галактики и скопления звёзд. Одна из известных теорий предполагает, что тёмная материя — это очень лёгкая частица, называемая аксионом.

Жупан и его коллеги решили выяснить, каким образом можно получить аксионы в термоядерном реакторе. Они рассматривали конкретный тип реактора, работающий на дейтерии и тритии в сосуде, облицованном литием. Один из таких реакторов разрабатывается на юге Франции в рамках международного сотрудничества. По словам представителей Университета Цинциннати, этот реактор будет производить частицы «тёмного сектора» за счёт потока нейтронов.

«Нейтроны взаимодействуют с материалом стенок. В результате этих ядерных реакций могут образовываться новые частицы», — сказал Жупан в пресс-релизе.

Другой метод заключается в том, что аксионы могут возникать при замедлении нейтронов, сталкивающихся с другими частицами. При этом высвобождается энергия в процессе, известном как тормозное излучение. По мнению учёных, такими новыми частицами могут оказаться аксионы или частицы, подобные аксионам.

«Теория большого взрыва»

В сериале «Теория большого взрыва» персонажи не обсуждают аксионы напрямую, когда работают над этой задачей. Вместо этого зрителю показывают формулы и вычисления на белых досках — скрытую отсылку, рассчитанную на аудиторию, знакомую с физикой. По словам Жупана, именно такие детали делают сериал особенно интересным для специалистов: в его юморе заложено сразу несколько смысловых уровней.

Сериал «Теория большого взрыва» знаменит тем, что в его сюжет включаются известные научные концепции, такие как кот Шрёдингера. Кроме того, в шоу появлялись известные фигуры из мира науки и технологий — например, эпизодически снимался Илон Маск, генеральный директор компании SpaceX.

Финальный эпизод сериала вышел в 2019 году. За всё примерно 12-летнее существование шоу оно выиграло 10 премий «Эмми» из 55 номинаций.

Результаты работы опубликованы в новом исследовании в журнале Journal of High Energy Physics.