Bazinga! Physiker lösen ein Problem aus The Big Bang Theory
Fusionsreaktoren könnten dazu beitragen, Licht in aus exotischen Skalaren gebildete Dunkle Materie zu bringen.
Ein Professor der Universität von Cincinnati und seine Kollegen haben etwas herausgefunden, was zwei der berühmtesten fiktionalen Physiker nicht geschafft haben: die theoretische Beschreibung der Produktion von Axionen in Fusionsreaktoren. Die Teilchenphysiker Sheldon Cooper und Leonard Hofstadter, WG-Genossen in der Sitcom „The Big Bang Theory“, haben sich in drei Episoden der 5. Staffel mit diesem Problem beschäftigt, konnten es aber nicht lösen.
Nun glauben UC-Physikprofessor Jure Zupan und seine Mitautoren, theoretische Physiker am Fermilab, am MIT und am Technion, eine Lösung gefunden zu haben. In ihrer Arbeit betrachteten sie einen Fusionsreaktor wie ITER, der mit Deuterium und Tritium in einem mit Lithium ausgekleideten Behälter betrieben wird und derzeit in einer globalen Zusammenarbeit in Südfrankreich entsteht. Ein solcher Reaktor würde aufgrund des großen Neutronenflusses nicht nur Energie, sondern möglicherweise auch Teilchen des „dunklen Sektors“ produzieren.
„Neutronen interagieren mit dem Material in den Wänden. Die daraus resultierenden Kernreaktionen können dann neue Teilchen erzeugen“, sagte er. Die zweite Möglichkeit, wie die neuen Teilchen entstehen können, besteht darin, dass Neutronen von den anderen Teilchen abprallen und langsamer werden, wobei die neuen Partikel Energie als Bremsstrahlung abgeben. Bei den neuen Teilchen könnte es sich um Axionen oder zumindest um axionähnliche Teilchen handeln. Und genau hieran sind die fiktionalen Physiker der Serie gescheitert.
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„The Big Bang Theory“ lief von 2007 bis 2019 und wurde mit sieben Emmys ausgezeichnet. Laut Nielsen gehört die Serie nach wie vor zu den meistgesehenen Sendungen aller Streaming-Dienste. „Die Grundidee unserer Arbeit wurde vor Jahren in TBBT angerissen, aber Sheldon und Leonard konnten sie nicht umsetzen“, sagt Zupan. In einer Folge sind auf einer Whiteboard eine Gleichung und ein Diagramm zu sehen, die beschreiben, wie Axionen von der Sonne erzeugt werden. In einer späteren Folge erscheint eine weitere Gleichung auf einer anderen Tafel. Unter den Berechnungen in einer anderen Stiftfarbe ist ein unverkennbares trauriges Gesicht zu sehen – als Eingeständnis für den Misserfolg.
Die Gleichung von Leonard und Sheldon schätzt die Wahrscheinlichkeit ab, Axionen aus ihrem vorgeschlagenen Fusionsreaktor im Vergleich zur Sonne zu detektieren – mit entmutigenden Ergebnissen, was das traurige Gesicht erklärt.
„Die Sonne ist ein riesiges Objekt, das viel Energie produziert. Die Wahrscheinlichkeit, dass neue Teilchen von der Sonne erzeugt werden, die zur Erde strömen, ist größer als die Wahrscheinlichkeit, dass sie in Fusionsreaktoren unter Verwendung derselben Prozesse wie in der Sonne produziert werden. Man kann sie jedoch immer noch in Reaktoren unter Verwendung anderer Prozesse erzeugen“, sagte er.
Die Figuren in der Serie sprechen in den Episoden nie über Axionen oder die Whiteboards. Sie sind nur ein Easter Egg für Physiker in einer Serie, die dafür bekannt ist, wissenschaftliche Konzepte wie Schrödingers Katze und den Doppler-Effekt in ihre Handlungsstränge einzubauen, zusammen mit Gastauftritten von Nobelpreisträgern oder „Raumschiff Enterprise“-Darstellern, die sich selbst spielen.
„Deshalb ist es als Wissenschaftler so fantastisch, diese Serie zu sehen“, sagte Zupan. „Die Witze haben viele Ebenen.“ [UC / dre]
Weitere Informationen
- Originalveröffentlichung
C. Baruch, P. J. Fitzpatrick, T. Menzo, et al., Searching for exotic scalars at fusion reactors, J. High Energ. Phys. 2025, 215 (2025); DOI: 10.1007/jhep10(2025)215 - Theoretical Particle Physics, Physics Department, Technion – Israel Institute of Technology, Haifa
- Theoretical High Energy Physics Research, Physics Department, University of Cincinnati, Cincinnati, Ohio
