Ένα πρόβλημα που παρουσιάστηκε ως άλυτο σε μια από τις πιο δημοφιλείς τηλεοπτικές σειρές των τελευταίων δεκαετιών φαίνεται πως βρήκε τελικά μια συνεκτική θεωρητική απάντηση στο εργασιακό γραφείο ενός πανεπιστημίου. Η παρακάτω ιστορία ξεκινά από ένα παράδοξο στα όρια της ποπ κουλτούρας και της θεωρητικής φυσικής: ένα πρόβλημα που παρουσιάστηκε ως άλυτο σε μια από τις πιο δημοφιλείς τηλεοπτικές σειρές των τελευταίων δεκαετιών φαίνεται πως βρήκε τελικά μια συνεκτική θεωρητική απάντηση στο εργασιακό γραφείο ενός πανεπιστημίου. Ο άνθρωπος που το κατάφερε δεν είναι φανταστικός, αλλά καθηγητής φυσικής στο Πανεπιστήμιο του Σινσινάτι, και το αντικείμενο της δουλειάς του αφορά κάτι πολύ πιο φιλόδοξο από ένα τηλεοπτικό αστείο: την πιθανή ανίχνευση σκοτεινής ύλης. Στην τηλεοπτική σειρά The Big Bang Theory, οι χαρακτήρες Σέλντον Κούπερ και Λέοναρντ Χόφσταντερ, δύο θεωρητικοί φυσικοί, αφιερώνουν τρία επεισόδια της πέμπτης σεζόν προσπαθώντας να λύσουν ένα πρόβλημα που αφορά την παραγωγή υποατομικών σωματιδίων σε αντιδραστήρες σύντηξης. Παρά τις εξισώσεις στους πίνακες και την εμμονή τους με τη λεπτομέρεια, αποτυγχάνουν. Στην πραγματική ζωή, ο Jure Zupan και οι συνεργάτες του πιστεύουν ότι βρήκαν έναν τρόπο να το κάνουν να λειτουργήσει. Αξιόνια και σκοτεινή ύλη Ο Ζούπαν είναι καθηγητής φυσικής στο University of Cincinnati και συνυπογράφει μια μελέτη που δημοσιεύτηκε στο επιστημονικό περιοδικό Journal of High Energy Physics. Μαζί του εργάστηκαν θεωρητικοί φυσικοί από το Fermi National Laboratory, το MIT και το Technion – Israel Institute of Technology. Το αντικείμενο της έρευνας αφορά τα αξιόνια, υποθετικά σωματίδια που εδώ και δεκαετίες απασχολούν την κοινότητα της σωματιδιακής φυσικής. Τα αξιόνια θεωρούνται ένας από τους βασικούς υποψήφιους φορείς της σκοτεινής ύλης, της μυστηριώδους μορφής ύλης που δεν εκπέμπει ούτε απορροφά φως, αλλά ασκεί βαρυτική επίδραση. Παρότι δεν έχει παρατηρηθεί άμεσα, η ύπαρξή της συνάγεται από την κίνηση των γαλαξιών, τη δυναμική των σμηνών τους και τη δομή του σύμπαντος σε μεγάλη κλίμακα. Οι φυσικοί εκτιμούν ότι η σκοτεινή ύλη αποτελεί το μεγαλύτερο μέρος της ύλης στο σύμπαν, καθιστώντας την κατανόησή της κεντρικό στόχο της σύγχρονης κοσμολογίας. Η πρόταση του Ζούπαν και των συνεργατών του βασίζεται σε ένα συγκεκριμένο είδος αντιδραστήρα σύντηξης, που χρησιμοποιεί δευτέριο και τρίτιο ως καύσιμα και διαθέτει τοίχωμα επενδεδυμένο με λίθιο. Ένας τέτοιος αντιδραστήρας αναπτύσσεται στο πλαίσιο διεθνούς συνεργασίας στη νότια Γαλλία. Εκτός από ενέργεια, ένας τέτοιος μηχανισμός παράγει τεράστιες ροές νετρονίων. Αυτά τα νετρόνια, όταν αλληλεπιδρούν με τα υλικά των τοιχωμάτων, μπορούν να προκαλέσουν πυρηνικές αντιδράσεις ικανές να γεννήσουν νέα σωματίδια. Σύμφωνα με τον Ζούπαν, τα νετρόνια αλληλεπιδρούν με τα άτομα των τοιχωμάτων και οι πυρηνικές διεργασίες που ακολουθούν μπορούν θεωρητικά να οδηγήσουν στη δημιουργία σωματιδίων που ανήκουν στον λεγόμενο σκοτεινό τομέα. Υπάρχει και ένας δεύτερος μηχανισμός. Όταν τα νετρόνια συγκρούονται με άλλα σωματίδια και επιβραδύνονται, απελευθερώνουν ενέργεια μέσω μιας διαδικασίας γνωστής ως ακτινοβολία πέδησης. Και αυτή η ενέργεια μπορεί, υπό συγκεκριμένες συνθήκες, να μετατραπεί σε αξιόνια ή σε σωματίδια με παρόμοιες ιδιότητες. Εδώ βρίσκεται και το σημείο όπου η τηλεοπτική φαντασία σταματά και αρχίζει η πραγματική θεωρία. Στη σειρά, οι ήρωες επιχειρούν να συγκρίνουν την πιθανότητα ανίχνευσης αξιονίων από έναν υποθετικό αντιδραστήρα με εκείνη που προκύπτει από τον Ήλιο. Το αποτέλεσμα είναι αποθαρρυντικό, κάτι που αποτυπώνεται συμβολικά σε έναν πίνακα με μια εμφανή λυπημένη φατσούλα. Ο Ζούπαν εξηγεί ότι αυτή η σύγκριση έχει νόημα, αφού ο Ήλιος είναι ένα τεράστιο φυσικό εργαστήριο που παράγει αδιανόητες ποσότητες ενέργειας. Οι πιθανότητες δημιουργίας νέων σωματιδίων εκεί είναι αντικειμενικά μεγαλύτερες. Ωστόσο, το κρίσιμο σημείο είναι ότι σε έναν αντιδραστήρα σύντηξης μπορούν να ενεργοποιηθούν διαφορετικές διεργασίες από εκείνες που συμβαίνουν στον Ήλιο. Αυτό το διαφορετικό σύνολο μηχανισμών είναι που ανοίγει θεωρητικά τον δρόμο για την παραγωγή αξιονίων με ανιχνεύσιμα χαρακτηριστικά. Με άλλα λόγια, το πρόβλημα δεν ήταν ότι η ιδέα ήταν λάθος, αλλά ότι χρειαζόταν διαφορετική φυσική προσέγγιση από εκείνη που υπονοούσε το τηλεοπτικό σενάριο. Η ειρωνεία είναι ότι στη σειρά δεν γίνεται ποτέ ρητή αναφορά στα αξιόνια. Οι εξισώσεις στους πίνακες λειτουργούν ως κρυφό αστείο, ένα είδος πασχαλινών αυγών για θεατές με επιστημονικό υπόβαθρο. Η σειρά είναι άλλωστε γνωστή για την ενσωμάτωση επιστημονικών εννοιών όπως η γάτα του Σρέντιγκερ ή το φαινόμενο Ντόπλερ, καθώς και για τις εμφανίσεις νομπελιστών και γνωστών προσώπων της επιστημονικής κοινότητας. Αυτό το πολυεπίπεδο χιούμορ είναι, κατά τον Ζούπαν, ένας από τους λόγους που την καθιστούν ιδιαίτερα απολαυστική για επιστήμονες. Πέρα από την πολιτισμική σύμπτωση, η μελέτη έχει ουσιαστική επιστημονική σημασία. Αν οι αντιδραστήρες σύντηξης μπορούν να λειτουργήσουν όχι μόνο ως πηγές ενέργειας αλλά και ως εργαστήρια σωματιδιακής φυσικής, τότε ανοίγεται ένας νέος δρόμος για την έρευνα της σκοτεινής ύλης. Η δυνατότητα παραγωγής αξιονίων σε ελεγχόμενο περιβάλλον θα επέτρεπε τη σχεδίαση πειραμάτων που μέχρι σήμερα βασίζονται αποκλειστικά σε αστροφυσικές πηγές ή σε υπόγειους ανιχνευτές με ακραίες απαιτήσεις ευαισθησίας. Η σκοτεινή ύλη παραμένει ένα από τα μεγαλύτερα αινίγματα της σύγχρονης επιστήμης, ακριβώς επειδή δεν αλληλεπιδρά με το φως. Η ανίχνευσή της γίνεται έμμεσα, μέσω της βαρύτητας, κάτι που αφήνει μεγάλο περιθώριο θεωρητικών υποθέσεων. Τα αξιόνια αποτελούν μία από τις πιο ελκυστικές, επειδή προβλέπονται από θεωρίες που επιχειρούν να επιλύσουν και άλλα προβλήματα της φυσικής υψηλών ενεργειών. Το να υπάρξει ένας νέος τρόπος αναζήτησής τους θα είχε συνέπειες πολύ πέρα από ένα τηλεοπτικό ανέκδοτο. Η ίδια η σειρά The Big Bang Theory προβλήθηκε από το 2007 έως το 2019, κέρδισε επτά βραβεία Emmy και παραμένει από τις πιο δημοφιλείς παραγωγές στις πλατφόρμες streaming. Το γεγονός ότι ένα επιστημονικό άρθρο του 2025 μπορεί να συνδεθεί, έστω έμμεσα, με ένα αστείο σε έναν πίνακα μιας κωμικής σειράς δείχνει πόσο διαπερατά είναι τα όρια ανάμεσα στη δημόσια εικόνα της επιστήμης και την πραγματική της πρακτική. Για τον Ζούπαν, αυτό δεν μειώνει τη σοβαρότητα της δουλειάς του, αλλά αντιθέτως τη φωτίζει από μια απρόσμενη γωνία. Η φυσική, όπως δείχνει και αυτή η ιστορία, δεν είναι μόνο εξισώσεις και πειράματα, αλλά και τρόπος να επικοινωνούνται ιδέες, να εμπνέεται περιέργεια και να μεταφέρονται πολύπλοκες έννοιες στο ευρύτερο κοινό. Το ότι ένας γρίφος της τηλεόρασης μπορεί να λειτουργήσει ως αφετηρία για να μιλήσει κανείς για τη σκοτεινή ύλη ίσως να είναι το πιο επιτυχημένο πείραμα επικοινωνίας της επιστήμης. Διαβάστε περισσότερα στο iefimerida.gr