Der er en betydelig uoverensstemmelse mellem den teoretiske og observerede mængde lithium i vores univers. Dette problem er kendt som det kosmologiske lithiumproblem og har hjemsøgt kosmologer i årtier. Forskere har nu indsnævret denne uoverensstemmelse med omkring 10% takket være et nyt eksperiment på de nukleare processer, der er ansvarlige for at skabe lithium. Denne forskning kan pege på vejen til en mere fuldstændig forståelse af det tidlige univers.
Der er et velkendt ordsprog, der siger, at "i teorien er teori og praksis det samme. I praksis er det ikke tilfældet.« Det gælder på alle akademiske områder, men det gælder især i kosmologien, studiet af hele universet, hvor det, vi tror, vi skal se, og det, vi faktisk ser, ikke altid stemmer overens. Det skyldes i høj grad, at mange kosmologiske fænomener er svære at studere på grund af utilgængelighed. Kosmologiske fænomener er normalt utilgængelige for os på grund af de store afstande, der er involveret, eller opstod ofte før den menneskelige hjerne overhovedet havde udviklet sig til at bekymre sig om dem i første omgang - som i tilfældet med Big Bang.
Projektlektor Seiya Hayakawa og lektor Hidetoshi Yamaguchi fra University of Tokyos Center for Nuclear Research og deres internationale team er særligt interesserede i et område af kosmologi, hvor teori og observation er stærkt divergerende, nemlig K.osmologisk problem med lithium (KLP). Teorien forudsiger, at øjeblikke efter Big Bang, som skabte alt stof i kosmos, burde lithiumindholdet være omkring tre gange større end det, vi faktisk observerer.
"For 13,7 milliarder år siden, da stoffet smeltede sammen fra energien fra Big Bang, blev de almindelige lette grundstoffer, vi alle kender - brint, helium, lithium og beryllium - dannet i en proces, vi kalder Big Bang nukleosyntese (BBN),« sagde Hayakawa. ”BBN er dog ikke en direkte kæde af begivenheder, hvor en ting bliver til en anden. Faktisk er det et komplekst netværk af processer, hvor en blanding af protoner og neutroner skaber atomkerner, og nogle af dem henfalder til andre kerner. For eksempel er indholdet af én form for lithium eller isotop - lithium-7 - hovedsageligt resultatet af produktionen og henfaldet af beryllium-7. Men det var enten overvurderet teoretisk eller undervurderet i virkeligheden, eller en kombination af disse to faktorer. Dette skal løses for virkelig at forstå, hvad der skete dengang."
Lithium-7 er den mest almindelige lithiumisotop, der tegner sig for 92,5% af alle observerede isotoper. Men selvom accepterede BBN-modeller forudsiger den relative overflod af alle elementer involveret i BBN med bemærkelsesværdig nøjagtighed, er den forventede overflod af lithium-7 omkring tre gange større end den faktisk observerede. Det betyder, at der er et hul i vores viden om dannelsen af det tidlige univers. Der er flere teoretiske og observationelle tilgange, der har til formål at løse dette problem, men Hayakawa og hans team modellerede forholdene under BBN ved hjælp af partikelstråler, detektorer og en observationsmetode kendt som trojansk hest.
"Vi studerede omhyggeligt en af BBN-reaktionerne, da beryllium-7 og en neutron henfalder til lithium-7 og en proton. De opnåede lithium-7-niveauer var lidt lavere end forventet, omkring 10%, sagde Hayakawa. - Denne reaktion er meget svær at observere, fordi beryllium-7 og neutroner er ustabile. Så vi brugte en deuteron, en brintkerne med en ekstra neutron, som et fartøj til at transportere neutronen ind i beryllium-7 strålen uden at forstyrre den. Dette er en unik teknik udviklet af en italiensk gruppe, som vi samarbejder med, hvor deuteronet er som den trojanske hest i den græske myte, og neutronen er en soldat, der træder ind i den uindtagelige by Troja uden at forstyrre vagten ( uden at destabilisere prøven). Takket være det nye forsøgsresultat kan vi tilbyde fremtidige teoretiske forskere en lidt mindre vanskelig opgave, når de forsøger at løse CLP."
Læs også:
oversættelsen er noget lort