«Теория большого взрыва»: как производить аксионы — гипотетические частицы, которые могут объяснить тёмную материю — внутри термоядерных реакторов.
Исследование, опубликованное в Journal of High Energy Physics в октябре, предлагает использовать нейтронные взаимодействия в дейтерий-тритиевых термоядерных реакторах для генерации этих неуловимых частиц. Ведущий исследователь Юре Зупан и его коллеги из Национальной лаборатории Ферми, MIT и Технологического института Техниона (Израиль) сосредоточились на ITER — экспериментальном термоядерном реакторе, строящемся на юге Франции.
«Общая идея из нашей статьи обсуждалась в "Теории большого взрыва" несколько лет назад, но Шелдон и Леонард не смогли заставить её работать», — сказал Зупан в пресс-релизе университета от 18 декабря. В ситкоме, который выходил с 2007 по 2019 год и получил 10 премий «Эмми», проблема аксионов появлялась на досках в трёх эпизодах 5-го сезона, причём в одном из них под неудавшимися расчётами был нарисован грустный смайлик.
Термоядерные реакторы как детекторы тёмной материи
Исследовательская группа выявила два метода генерации аксионов в термоядерных реакторах. Во-первых, нейтроны, возникающие в ходе термоядерного синтеза, сталкиваются с литием, выстилающим стенки реактора, инициируя ядерные реакции, которые могут приводить к образованию этих частиц. Во-вторых, когда нейтроны рассеиваются на других частицах и замедляются, они высвобождают энергию через тормозное излучение (bremsstrahlung), или «тормозное излучение», что потенциально может приводить к рождению аксионов или аксионоподобных частиц.
Аксионы — это гипотетические частицы, которые, как полагают физики, могут помочь объяснить тёмную материю — невидимое вещество, составляющее примерно 85% всей материи во Вселенной. Хотя тёмную материю никогда не наблюдали напрямую, о её существовании судят по гравитационному воздействию на галактики и звёзды. ITER, который планирует выйти на первый плазменный режим в середине 2030‑х годов, будет использовать топливо из дейтерия и трития в камере, выстланной литием, — создавая условия, которые, по словам исследователей, могут приводить к образованию детектируемых частиц тёмного сектора.
Поп-культура встречается с физикой
Вымышленные физики Шелдон Купер и Леонард Хофстадтер занимались проблемой аксионов в ранних эпизодах 5-го сезона сериала «Теория большого взрыва», премьера которого состоялась в сентябре 2011 года. На одной доске были представлены уравнения, описывающие, как аксионы могут генерироваться от солнца, в то время как на другой были показаны расчёты, сравнивающие скорости обнаружения между солнечными и реакторными аксионами — с обескураживающими результатами, отмеченными грустным смайликом.
«Солнце — это огромный объект, производящий много энергии. Вероятность того, что новые частицы, произведённые от солнца, достигнут Земли, выше, чем вероятность их производства в термоядерных реакторах с использованием тех же процессов, что и на солнце», — объяснил Зупан. «Однако их всё ещё можно производить в реакторах, используя другой набор процессов».
Персонажи никогда явно не упоминали аксионы в диалогах — уравнения служили пасхалками для научно грамотных зрителей. «Вот почему это фантастически смотреть как учёному», — сказал Зупан. «В шутках много уровней». Ситком остаётся одним из самых просматриваемых шоу на стриминговых платформах, по данным Nielsen.
Комментариев нет:
Отправить комментарий