Фізики з Університету Цинциннаті разом із колегами з лабораторії Фермі, Массачусетського технологічного інституту (MIT) та Техніону (Ізраїль) запропонували новий теоретичний спосіб створення аксіонів — гіпотетичних субатомних частинок, які можуть пояснити природу темної матерії. Свої результати вони опублікували в журналі Journal of High Energy Physics.

Керівник дослідження, професор Юре Жупан, пояснив, що аксіони можуть утворюватися всередині термоядерних реакторів, подібних до тих, що зараз розробляються в міжнародному проєкті у Франції. Такі установки використовують суміш дейтерію та тритію в камері, вкритій літієм, і під час роботи генерують величезну кількість нейтронів. Саме ці нейтрони, взаємодіючи з матеріалами стінок реактора, можуть спричиняти ядерні реакції, які потенційно створюють нові частинки — зокрема аксіони або подібні до них об’єкти.

Інший механізм, за словами Жупана, полягає у процесі гальмівного випромінювання (bremsstrahlung), коли нейтрони, сповільнюючись після зіткнень, вивільняють енергію, здатну породжувати частинки темного сектора. «Нейтрони взаємодіють із матеріалом у стінках реактора. У результаті цих реакцій можуть виникати нові частинки», — зазначив учений.

Темна матерія, яку поки що ніколи не спостерігали безпосередньо, становить більшу частину маси Всесвіту. Вона не випромінює та не відбиває світло, проте її гравітаційний вплив помітний на масштабах галактик і скупчень зірок. Саме аксіони вважаються одним із головних кандидатів на роль частинок темної матерії.

Цікаво, що аналогічну ідею колись «обговорювали» вигадані фізики Шелдон Купер і Леонард Хофстедтер у серіалі The Big Bang Theory. Проте, як пожартував Жупан, персонажі не змогли знайти рішення — на відміну від реальних дослідників. «В одній серії на дошці видно формули, що описують генерацію аксіонів у Сонці. Пізніше там з’являється ще одна формула і сумне обличчя — знак поразки. Нам вдалося зробити крок далі», — сказав професор.