بازینگا! فیزیکدانها معمای «نظریه بیگ بنگ» را حل کردند که میتواند بهشرح ماده تاریک کمک کند
توسط مایکل میلر، دانشگاه سینسیناتی
یک پروفسور از دانشگاه سینسیناتی و همکارانش مسالهای را کشف کردند که دو نفر از مشهورترین فیزیکدانهای خیالی آمریکا نتوانستند آن را حل کنند: چگونه بهصورت نظری ذرات زیراتمی به نام اکسیون را در راکتورهای همجوشی تولید کنیم.
فیزیکدانان ذرهای، شلدون کوپر و لئونارد هافستادر، هماتاقیها در سریال «نظریه بیگ بنگ»، در سه قسمت از فصل پنجم به این مسئله پرداختهاند، اما نتوانستند آن را حل کنند.
اکنون پروفسور فیزیک دانشگاه سینسیناتی، جوره زوپان، و همکاران نظریاش در آزمایشگاه ملی فرمی، MIT و مؤسسه فناوری اسرائیل – تکنونی، فکر میکنند یک راهحل یافتهاند؛ این مطالعه در Journal of High Energy Physics منتشر شده است.
اکسیونها ذرات فرضی هستند که فیزیکدانان بر این باورند میتوانند بهشرح ماده تاریک کمک کنند. پژوهشگران بهدلیل اهمیت ماده تاریک در درک تکامل کیهان پس از تولد آن در بیگ بنگ، که تقریباً ۱۴ میلیارد سال پیش رخ داد، به این موضوع جلب توجه میکنند.
ماده تاریک هرگز بهطور مستقیم مشاهده نشده است، اما فیزیکدانان معتقدند این ماده بخش عمدهای از جرم کیهان را تشکیل میدهد، در حالی که تنها کسری از آن بهمادهٔ عادی و قابلمشاهده تعلق دارد. مادهٔ تاریک به این نام شناخته میشود زیرا برخلاف مادهٔ معمولی، نور را جذب یا منعکس نمیکند.
با این حال، فیزیکدانان وجود آن را از طریق اثرات گرانشی شناسایی کردهاند که حرکت کهکشانها در کیهان و ستارگان درون کهکشانها را تحت تأثیر قرار میدهد. یکی از احتمالهای نظری اصلی برای ماده تاریک این است که ذرهای بسیار سبک، بهنام اکسیون، باشد.
در مقالهٔ خود، زوپان و همکارانش بهیک راکتور همجوشی تغذیهشده با دوتریم و تریتیوم در مخزنی که با لیتیوم پوشانده شده، پرداختهاند که در یک همکاری جهانی در جنوب فرانسه در حال توسعه است. چنین راکتوری نهتنها انرژی تولید میکند، بلکه بهدلیل جریان بزرگ نوترونهای تولیدشده در همجوشی، میتواند ذرات بخش تاریک را نیز بهصورت بالقوه تولید کند.
او گفت: «نوترونها با مواد موجود در دیوارها تعامل میکنند. واکنشهای هستهای ناشی از این تعامل میتوانند ذرات جدیدی تولید کنند.»
روش دوم برای تولید این ذرات این است که نوترونها از دیگر ذرات برخورد کرده و سرعتشان کاهش مییابد؛ در این فرآیند انرژی بهعنوان «پرتو سینهدار» (Bremsstrahlung) آزاد میشود.
ذرات جدید میتوانند اکسیونها باشند، یا حداقل ذرات مشابه اکسیون. این همان نقطهای است که فیزیکدانان خیالی این سریال نتوانستند بهدست آورند، زوپان گفت.
«نظریه بیگ بنگ» از سال ۲۰۰۷ تا ۲۰۱۹ پخش شد و هفت ایمی دریافت کرد. بر اساس آمار نیلسن، این سریال همچنان یکی از بیشترین بازدیدهای هر سرویس پخش آنلاین را دارد.
زوپان گفت: «ایدهٔ کلی مقالهٔ ما سالها پیش در «نظریه بیگ بنگ» مطرح شد، اما شلدون و لئونارد نتوانستند آن را عملی کنند.»
در یک قسمت، تختهٔ سفید حاوی معادله و نموداری است که زوپان میگوید چگونگی تولید اکسیونها از خورشید را توصیف میکند. در یک قسمت دیگر، معادلهٔ دیگری بر روی تختهای متفاوت ظاهر میشود. زیر محاسبات، با رنگ متفاوت، یک صورت غمگین واضح – نماد شکست – دیده میشود.
زوپان گفت: «معادلهٔ لئونارد و شلدون احتمال شناسایی اکسیونها از راکتور همجوشی پیشنهادی آنها را نسبت به خورشید تخمین میزند؛ نتایج دلسردکنندهای دارد که دلیل حضور چهرهٔ غمگین است.»
او گفت: «خورشید جسم عظیمی است که مقدار زیادی انرژی تولید میکند. احتمال تولید ذرات جدید از خورشید که به سمت زمین جریان یابند، بزرگتر از تولید آنها در راکتورهای همجوشی است که از همان فرآیندهای خورشید استفاده میکنند. با این حال، میتوان آنها را در راکتورهایی با مجموعهای متفاوت از فرآیندها نیز تولید کرد.»
شخصیتهای این سریال هرگز دربارهٔ اکسیونها یا تختههای سفید در قسمتها صحبت نمیکنند؛ اینها صرفاً یک «تخممرغ عید» برای فیزیکدانان در سریالی است که بهخاطر ترکیب مفاهیم علمی همچون گربهٔ شرودینگر و اثر دوپلر در داستانهای خود، بههمراه حضور میهمانان برگزیدهٔ نوبل و اساتید پیشین سریال «استارترک» شناخته میشود.
زوپان گفت: «به همین دلیل تماشای این سریال برای یک دانشمند فوقالعاده است. لایههای بسیاری در شوخیها وجود دارد.»
اطلاعات بیشتر: Chaja Baruch و همکاران، جستجوی مقیاسهای عجیب در راکتورهای همجوشی، Journal of High Energy Physics (2025). DOI: 10.1007/jhep10(2025)215
ارائهشده توسط دانشگاه سینسیناتی
استناد: بازینگا! فیزیکدانها معمای «نظریه بیگ بنگ» را حل کردند که میتواند بهشرح ماده تاریک کمک کند (۱۸ دسامبر ۲۰۲۵) بازیابیشده در ۲۷ دسامبر ۲۰۲۵ از https://phys.org/news/2025-12-bazinga-physicists-big-theory-problem.html
این سند تحت حق تکثیر است. بهجز موارد استفاده عادلانه برای مطالعه یا تحقیق خصوصی، هیچ بخشی بدون اجازه کتبی قابل تکثیر نیست. محتوا صرفاً برای مقاصد اطلاعرسانی ارائه شده است.