Bazinga! Fizycy z MIT rozwiązują problem ciemnej materii, nad którym głowił się Sheldon Cooper w „Teorii Wielkiego Podrywu”

Zagadka ciemnej materii z „Teorii Wielkiego Podrywu” rozwiązana – naukowcy po latach znaleźli sposób na produkcję aksjonów w nowoczesnych reaktorach fuzyjnych. To potencjalny przełom w badaniach nad najbardziej tajemniczym składnikiem Wszechświata.

Nowa teoria rodem z serialu – czym są aksjony i ciemna materia?

Prof. Jure Zupan z University of Cincinnati przy współpracy naukowców z MIT opracował teorię dotyczącą możliwości produkcji aksjonów w reaktorach fuzyjnych. Czym są aksjony? To hipotetyczne cząstki subatomowe, które mogą odgrywać kluczową rolę w zrozumieniu ciemnej materii.

Chociaż ciemna materia nie została zaobserwowana bezpośrednio, jej obecność da się „odczuć” – grawitacyjnie oddziałuje na galaktyki i gwiazdy. Uważa się, że stanowi większość masy we Wszechświecie, podczas gdy widoczna materia to jedynie ułamek tej wartości.

Według nowej teorii opracowanej przez Zupana potencjalnym źródłem aksjonów mogą być reakcje zachodzące we wnętrzu reaktora fuzyjnego, w którym powstają intensywne strumienie neutronów. Te neutrony oddziałują z materiałami ścian reaktora, wywołując reakcje jądrowe, które mogą prowadzić do powstania egzotycznych cząstek z „ciemnego sektora”, takich jak aksjony.

Reaktor fuzyjny w południowej Francji może pomóc produkować ciemną materię

Gdzie dokładnie można by produkować aksjony? Punktem odniesienia dla opracowanej teorii stał się nowoczesny reaktor fuzyjny ITER budowany właśnie w pobliżu miejscowości Saint-Paul-lez-Durance w południowej Francji, w którym udział ma także Polska – dostarczamy do niego kluczowych komponentów. Ma on służyć do symulacji procesu fizycznego, który zachodzi wewnątrz Słońca i jest zdolny m.in. do generowania dużych ilości neutronów.

„Teoria Wielkiego Podrywu” i naukowy żart z prawdziwym rozwiązaniem

Serial „Teoria Wielkiego Podrywu” odegrał ogromną rolę w popularyzacji współczesnych dylematów fizyki teoretycznej. Sheldon Cooper i Leonard Hofstadter, fikcyjni naukowcy, zmierzyli się w jednym z odcinków właśnie z problemem produkcji aksjonów w reaktorach fuzyjnych. Prof. Jure Zupan zauważa, że w serialu pojawiają się nawet szczegółowe wzory na tablicach, które stanowią ukłon w stronę prawdziwych naukowców.

Bohaterom nie udało się jednak rozwiązać tej zagadki, co symbolizuje słynna „smutna buźka” pod obliczeniami. Serialowe nawiązania stały się inspiracją dla rzeczywistych badaczy i pokazały, jak popkultura może wpływać na naukowe ambicje.

W rzeczywistości zespół profesora Zupana przeanalizował procesy zachodzące w reaktorach fuzyjnych na znacznie głębszym poziomie niż serialowi bohaterowie. Obliczenia wykazały, że choć produkcja aksjonów w Słońcu jest znacznie efektywniejsza, reaktory fuzyjne oferują alternatywne procesy, niedostępne dla naturalnych źródeł.

Co się zmieni, gdy odkryjemy aksjony?

Weryfikacja istnienia aksjonów mogłaby mieć fundamentalne znaczenie dla naszej wiedzy o Wszechświecie. Udowodnienie, że ciemna materia składa się z tych cząstek, zmieniłoby nasze podejście do astrofizyki, kosmologii, a nawet energetyki. Wywróciłoby to do góry nogami naukowy porządek i powinniśmy się zastanowić, czy na pewno jesteśmy na to gotowi.

Źródła: Journal of High Energy Physics, University of Cinncinati

Nasz autor

Jonasz Przybył

Redaktor i dziennikarz związany wcześniej m.in. z przyrodniczą gałęzią Wydawnictwa Naukowego PWN, autor wielu tekstów publicystycznych i specjalistycznych. W National Geographic skupia się głównie na tematach dotyczących środowiska naturalnego, historycznych i kulturowych. Prywatnie muzyk: gra na perkusji i na handpanie. Interesuje go historia średniowiecza oraz socjologia, szczególnie zagadnienia dotyczące funkcjonowania społeczeństw i wyzwań, jakie stawia przed nimi XXI wiek.