|
Как объяснить темную материю
|
|
|
|
Профессор Университета Цинциннати и его коллеги выяснили то, чего не смогли сделать два самых известных американских физика-фантаста: как теоретически создавать субатомные частицы, называемые аксионами, в термоядерных реакторах. Физики элементарных частиц Шелдон Купер и Леонард Хофштадтер, соседи по комнате в ситкоме "Теория большого взрыва", работали над этой проблемой в трех эпизодах 5-го сезона, но так и не смогли ее решить.
|
|
|
|
Теперь профессор физики Калифорнийского университета Юре Зупан и его соавторы-физики–теоретики из Национальной лаборатории Ферми, Массачусетского технологического института и Израильского технологического института Технион-Израильского технологического института - считают, что у них есть одно решение в исследовании, опубликованном в журнале Journal of High Energy Physics.
|
|
|
|
Аксионы - это гипотетические частицы, которые, как подозревают физики, могут помочь объяснить темную материю. Исследователи интересуются темной материей, потому что она помогает объяснить эволюцию Вселенной после ее создания в результате Большого взрыва почти 14 миллиардов лет назад.
|
|
|
|
Темная материя никогда не наблюдалась непосредственно, но физики полагают, что она составляет большую часть массы Вселенной, которая приписывается материи, в то время как обычная, видимая материя составляет лишь малую часть. Темную материю называют темной потому, что, в отличие от обычной материи, она не поглощает и не отражает свет.
|
|
|
|
|
|
|
Тем не менее, физики определили ее существование благодаря гравитационным эффектам, изменяющим движение галактик во Вселенной и звезд в них. Одна из основных теоретических возможностей существования темной материи заключается в том, что это очень легкая частица, так называемый аксион.
|
|
|
|
В своей статье Зупан и его коллеги рассмотрели термоядерный реактор, работающий на дейтерии и тритии в корпусе, облицованном литием, который разрабатывается в рамках глобального сотрудничества на юге Франции. Такой реактор будет производить не только энергию, но и потенциально частицы темного сектора благодаря большому потоку нейтронов, которые будут создаваться в термоядерном реакторе.
|
|
|
|
"Нейтроны взаимодействуют с материалом в стенках. В результате ядерных реакций могут образоваться новые частицы", - сказал он.
|
|
|
|
Второй способ получения новых частиц - это когда нейтроны отскакивают от других частиц и замедляются, высвобождая энергию в процессе, который физики называют тормозным излучением.
|
|
|
|
Новые частицы могут быть аксионами или, по крайней мере, аксионоподобными частицами. И именно в этом, по словам Зупана, потерпели неудачу вымышленные физики шоу.
|
|
|
|
"Теория большого взрыва" выходила с 2007 по 2019 год и получила семь премий "Эмми". По словам Нильсена, это шоу остается одним из самых популярных среди всех стриминговых сервисов.
|
|
|
|
"Общая идея нашей статьи обсуждалась в "Теории большого взрыва" много лет назад, но Шелдон и Леонард не смогли воплотить ее в жизнь", - сказал Зупан.
|
|
|
|
В одном из эпизодов на белой доске изображены уравнения и диаграммы, которые, по словам Зупана, описывают, как аксионы генерируются солнцем. В следующем эпизоде на другой доске появляется другое уравнение. Под расчетами маркером другого цвета безошибочно угадывается грустное лицо — символ неудачи.
|
|
|
|
По словам Зупана, уравнение Леонарда и Шелдона оценивает вероятность обнаружения аксионов в их предполагаемом термоядерном реакторе по сравнению с солнечными лучами, и результаты получаются обескураживающими, что объясняет печальную картину.
|
|
|
|
"Солнце - это огромный объект, вырабатывающий много энергии. Вероятность того, что на Солнце будут получены новые частицы, которые попадут на Землю, выше, чем если бы они были получены в термоядерных реакторах с использованием тех же процессов, что и на Солнце. Однако их все еще можно получить в реакторах, использующих другой набор процессов", - сказал он.
|
|
|
|
Персонажи сериала никогда не говорят об аксионах или белых досках в эпизодах. Это просто пасхальное яйцо для физиков в сериале, известном тем, что в его сюжетные линии включены такие научные концепции, как кот Шредингера и эффект Доплера, а также эпизодические роли нобелевских лауреатов и выпускников "Звездного пути".
|
|
|
|
"Вот почему так здорово наблюдать за происходящим со стороны ученого", - сказал Зупан. "В шутках много разных аспектов".
|
|
|
|
Источник
|
