درک بیگ بنگ و مسئله کیهانی لیتیوم

شکل 1. نمایش هنری از تکامل جهان. واکنش 7Li(d,n)24He در فرآیند سنتز هسته اولیه در همان ابتدا صورت می‌گیرد. اعتبار: Modified version of NASA’s image by HOU Suqing

اخیراً، یک تیم تحقیقاتی بین‌المللی با موفقیت نرخ واکنش 7Li(d,n)24He را بر اساس آخرین داده‌های تجربی به‌روزرسانی کرد که ابهام قابل توجهی را در مسئله لیتیوم (Li) کیهانی از دیدگاه فیزیک هسته‌ای برطرف می‌کند.

بیگ‌بنگ در حال حاضر به عنوان موفق‌ترین مدل برای توصیف پیدایش و تکامل جهان در نظر گرفته می‌شود. با این حال، موفقیت آن توسط به اصطلاح مشکل لیتیوم محدود شده است که به این واقعیت اشاره دارد که فراوانی لیتیوم-7 اولیه در مقایسه با مقدار مشاهده شده با ضریب سه بیش از حد پیش‌بینی می‌شود، در حالی که پیش‌بینی‌ها با فراوانی دوتریوم و هلیم اولیه مشاهده شده مطابقت دارند.

از منظر فیزیک هسته‌ای، نرخ واکنش دقیق واکنش‌های فروپاشی لیتیوم برای پیش‌بینی دقیق فراوانی لیتیوم-7 اولیه و درک بیشتر مشکل لیتیوم بسیار مهم است. با این وجود، به عنوان یک واکنش مهم فروپاشی لیتیوم-7، واکنش 7Li(d,n)24He قبل از سال 2018 به خوبی مورد مطالعه قرار نگرفته است.

یک مطالعه جدید که در مجله Astrophysical منتشر شده است، نرخ واکنش 7Li(d,n)24He را براساس اندازه‌گیری‌های تجربی اخیر در سه حالت بریلیوم-9 نزدیک به آستانه به‌روزرسانی کرد. این کار توسط یک تیم تحقیقاتی بین‌المللی انجام شد که توسط HOU Suqing در موسسه فیزیک مدرن (IMP)، آکادمی علوم چین (CAS) رهبری می‌شد.

شکل 2. نرخ کل واکنش 7Li(d,n)24He به عنوان تابعی از دما در واحدهای گیگا کلوین که در آن نوار سایه‌دار سبز عدم قطعیت‌های مرتبط با آن است. برای مقایسه، محققان همچنین نتایج قبلی CF88 و BM93 را ترسیم می‌کنند. اعتبار: تصویر HOU Suqing

محققان دریافتند که نرخ جدید 7Li(d,n)24He در دمای معمولی شروع سنتز هسته اولیه به طور کلی کمتر از تخمین قبلی حدود 60 برابر است.

علاوه بر این، محققان عدم قطعیت‌هایی را در مورد نرخ واکنش 7Li(d,n)24He ارائه کردند که مستقیماً توسط آزمایش‌ها برای اولین بار محدود می‌شوند.

طبق این مطالعه، نتایج جدید ابهام قابل‌توجهی را در فراوانی لیتیوم-7 محاسبه‌شده ناشی از این واکنش برطرف می‌کند که برای درک مشکل اولیه لیتیوم و کاوش در فیزیک عجیب و غریب فراتر از مدل استاندارد مفید خواهد بود.

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

Understanding the Big Bang and the Cosmological Lithium Problem

By CHINESE ACADEMY OF SCIENCES DECEMBER 18, 2021

https://scitechdaily.com/understanding-the-big-bang-and-the-cosmological-lithium-problem/