Un fisico dell’Università di Cincinnati, insieme a un team internazionale di ricercatori, sostiene di aver trovato un metodo teorico per produrre assioni all’interno dei reattori a fusione nucleare; è un’idea affascinante che, curiosamente, era già comparsa anni fa in The Big Bang Theory, senza però arrivare a una vera soluzione.
Nella celebre sitcom della CBS, Sheldon Cooper e Leonard Hofstadter affrontano il problema in ben tre episodi della quinta stagione, ma senza successo. Oggi, invece, il professor Jure Zupan e i suoi co-autori del Fermi National Laboratory, del MIT e del Technion – Israel Institute of Technology presentano una possibile risposta, pubblicata sul Journal of High Energy Physics.
Perché gli assioni sono così importanti
Gli assioni sono particelle subatomiche ipotetiche (un po’ come il gravitone quindi nel campo delle ipotesi ma servono a spiegare giusto due cosette a livello teorico), proposte come una delle spiegazioni più promettenti della materia oscura e quest’ultima rappresenta uno dei più grandi misteri della fisica moderna: pur non essendo mai stata osservata direttamente, si ritiene che costituisca la maggior parte della materia presente nell’universo.
Stelle, pianeti e perfino noi esseri umani rappresentiamo solo una frazione minima del contenuto totale dell’universo. La materia oscura non emette né riflette luce, ma la sua presenza viene dedotta dagli effetti gravitazionali che esercita, ad esempio sul moto delle galassie; secondo una delle teorie principali, essa sarebbe composta proprio da particelle estremamente leggere come gli assioni.
Reattori a fusione: non solo energia
Lo studio prende in esame un particolare tipo di reattore a fusione basato su deuterio e trizio, racchiusi in un contenitore rivestito di litio. Si tratta di una tecnologia in fase di sviluppo grazie a una collaborazione internazionale nel sud della Francia (un riferimento implicito a progetti come ITER).
Oltre a produrre enormi quantità di energia, un simile reattore genera anche un numero impressionante di neutroni. Ed è proprio qui che entra in gioco la fisica delle particelle.
“I neutroni interagiscono con il materiale delle pareti del reattore. Le reazioni nucleari che ne derivano possono dare origine a nuove particelle”, spiega Zupan.
Un secondo meccanismo coinvolge il rallentamento dei neutroni quando collidono con altre particelle. Questo processo rilascia energia sotto forma di bremsstrahlung, o “radiazione di frenamento”, aprendo un’ulteriore possibile via per la produzione di assioni o particelle simili.
Il riferimento nascosto a The Big Bang Theory
The Big Bang Theory, andata in onda dal 2007 al 2019 e vincitrice di sette Emmy, è famosa per i suoi riferimenti scientifici spesso molto accurati, ma non sempre esplicitati.
Secondo Zupan, l’idea centrale del suo lavoro era già comparsa nella serie, sotto forma di equazioni scritte sulle lavagne di Sheldon e Leonard. In un episodio, una lavagna mostra un modello che descrive la produzione di assioni nel Sole; in un altro episodio, compare un’equazione diversa accompagnata da una faccina triste, disegnata con un pennarello di colore differente: un chiaro segno di fallimento.
Il motivo? Il confronto non regge.
“Il Sole è un oggetto enorme che produce quantità colossali di energia. La probabilità che nuove particelle generate nel Sole arrivino fino alla Terra è molto più alta rispetto a quelle prodotte in un reattore a fusione usando gli stessi processi”, spiega Zupan.
La chiave, però, sta proprio qui: nei reattori a fusione è possibile sfruttare processi fisici diversi da quelli solari, rendendo teoricamente possibile la produzione di assioni.
Scienza, cultura pop e livelli di lettura
La serie non menziona mai esplicitamente gli assioni, lasciando questi dettagli come veri e propri inside joke per fisici e addetti ai lavori. Una scelta coerente con lo stile dello show, che ha spesso integrato concetti come il gatto di Schrödinger, l’effetto Doppler e perfino cameo di premi Nobel e attori storici di Star Trek.
“È per questo che, da scienziato, è fantastico guardarla”, conclude Zupan. “Ci sono molti livelli di lettura nelle battute.”
Questa volta, però, la fisica teorica sembra essere andata oltre la sitcom: ciò che in TV restava un problema irrisolto, oggi potrebbe diventare un nuovo strumento per indagare uno dei più grandi enigmi dell’universo.
