Υπάρχει μια σημαντική απόκλιση μεταξύ της θεωρητικής και της παρατηρούμενης ποσότητας λιθίου στο σύμπαν μας. Αυτό το πρόβλημα είναι γνωστό ως το κοσμολογικό πρόβλημα του λιθίου και στοιχειώνει τους κοσμολόγους για δεκαετίες. Οι ερευνητές έχουν τώρα περιορίσει αυτή την απόκλιση κατά περίπου 10% χάρη σε ένα νέο πείραμα στις πυρηνικές διεργασίες που ευθύνονται για τη δημιουργία λιθίου. Αυτή η έρευνα μπορεί να δείξει τον δρόμο για μια πληρέστερη κατανόηση του πρώιμου σύμπαντος.
Υπάρχει ένα γνωστό ρητό που λέει ότι «στη θεωρία, θεωρία και πράξη είναι ένα και το αυτό. Στην πράξη αυτό δεν ισχύει». Αυτό ισχύει σε όλους τους ακαδημαϊκούς τομείς, αλλά ισχύει ιδιαίτερα στην κοσμολογία, τη μελέτη ολόκληρου του σύμπαντος, όπου αυτό που πιστεύουμε ότι πρέπει να δούμε και αυτό που βλέπουμε στην πραγματικότητα δεν ταιριάζουν πάντα. Αυτό οφείλεται σε μεγάλο βαθμό στο γεγονός ότι πολλά κοσμολογικά φαινόμενα είναι δύσκολο να μελετηθούν λόγω της απροσπέλασης. Τα κοσμολογικά φαινόμενα είναι συνήθως απρόσιτα για εμάς λόγω των τεράστιων αποστάσεων που εμπλέκονται, ή συχνά συνέβησαν πριν καν ο ανθρώπινος εγκέφαλος εξελιχθεί για να νοιάζεται για αυτά εξαρχής – όπως στην περίπτωση του Big Bang.
Η Αναπληρώτρια Καθηγήτρια του Έργου Seiya Hayakawa και ο Λέκτορας Hidetoshi Yamaguchi του Κέντρου Πυρηνικής Έρευνας του Πανεπιστημίου του Τόκιο και η διεθνής ομάδα τους ενδιαφέρονται ιδιαίτερα για έναν τομέα της κοσμολογίας όπου η θεωρία και η παρατήρηση αποκλίνουν έντονα, συγκεκριμένα το Kωσμολογικό πρόβλημα λιθίου (KLP). Η θεωρία προβλέπει ότι λίγες στιγμές μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, η οποία δημιούργησε όλη την ύλη στον κόσμο, η περιεκτικότητα σε λίθιο θα πρέπει να είναι περίπου τρεις φορές μεγαλύτερη από αυτή που παρατηρούμε στην πραγματικότητα.
«Πριν από 13,7 δισεκατομμύρια χρόνια, όταν η ύλη συνενώθηκε από την ενέργεια του Big Bang, τα κοινά φωτεινά στοιχεία που όλοι γνωρίζουμε -- υδρογόνο, ήλιο, λίθιο και βηρύλλιο -- σχηματίστηκαν σε μια διαδικασία που ονομάζουμε Πυρηνοσύνθεση Big Bang (BBN)», είπε ο Hayakawa. «Ωστόσο, το BBN δεν είναι μια άμεση αλυσίδα γεγονότων στα οποία ένα πράγμα μετατρέπεται σε άλλο. Στην πραγματικότητα, είναι ένα πολύπλοκο δίκτυο διεργασιών κατά τις οποίες ένα μείγμα πρωτονίων και νετρονίων δημιουργεί ατομικούς πυρήνες, και μερικοί από αυτούς διασπώνται σε άλλους πυρήνες. Για παράδειγμα, η περιεκτικότητα μιας μορφής λιθίου ή ισοτόπου - του λιθίου-7 - είναι κυρίως το αποτέλεσμα της παραγωγής και της αποσύνθεσης του βηρυλλίου-7. Αλλά είτε υπερεκτιμήθηκε θεωρητικά, είτε υποτιμήθηκε στην πραγματικότητα, είτε ένας συνδυασμός αυτών των δύο παραγόντων. Αυτό πρέπει να επιλυθεί για να καταλάβουμε πραγματικά τι συνέβη τότε».
Το λίθιο-7 είναι το πιο κοινό ισότοπο λιθίου, αντιπροσωπεύοντας το 92,5% όλων των παρατηρούμενων ισοτόπων. Ωστόσο, αν και τα αποδεκτά μοντέλα BBN προβλέπουν τη σχετική αφθονία όλων των στοιχείων που εμπλέκονται στο BBN με αξιοσημείωτη ακρίβεια, η αναμενόμενη αφθονία του λιθίου-7 είναι περίπου τρεις φορές μεγαλύτερη από αυτή που παρατηρείται στην πραγματικότητα. Αυτό σημαίνει ότι υπάρχει ένα κενό στις γνώσεις μας σχετικά με το σχηματισμό του πρώιμου σύμπαντος. Υπάρχουν πολλές θεωρητικές και παρατηρητικές προσεγγίσεις που στοχεύουν στην επίλυση αυτού του προβλήματος, αλλά ο Hayakawa και η ομάδα του μοντελοποίησαν τις συνθήκες κατά τη διάρκεια του BBN χρησιμοποιώντας δέσμες σωματιδίων, ανιχνευτές και μια μέθοδο παρατήρησης γνωστή ως Δούρειος ίππος.
«Μελετήσαμε προσεκτικά μία από τις αντιδράσεις BBN, όταν το βηρύλλιο-7 και ένα νετρόνιο διασπώνται σε λίθιο-7 και ένα πρωτόνιο. Τα επίπεδα λιθίου-7 που ελήφθησαν ήταν ελαφρώς χαμηλότερα από τα αναμενόμενα, περίπου 10%, είπε ο Hayakawa. - Αυτή η αντίδραση είναι πολύ δύσκολο να παρατηρηθεί, επειδή το βηρύλλιο-7 και τα νετρόνια είναι ασταθή. Έτσι χρησιμοποιήσαμε ένα δευτερόνιο, έναν πυρήνα υδρογόνου με ένα επιπλέον νετρόνιο, ως δοχείο για να μεταφέρουμε το νετρόνιο στη δέσμη βηρυλλίου-7 χωρίς να το διαταράξουμε. Αυτή είναι μια μοναδική τεχνική που αναπτύχθηκε από μια ιταλική ομάδα με την οποία συνεργαζόμαστε, στην οποία το δευτερόνιο είναι σαν τον δούρειο ίππο στον ελληνικό μύθο και το νετρόνιο είναι ένας στρατιώτης που μπαίνει στην απόρθητη πόλη της Τροίας χωρίς να ενοχλεί τη φρουρά ( χωρίς να αποσταθεροποιηθεί το δείγμα). Χάρη στο νέο πειραματικό αποτέλεσμα, μπορούμε να προσφέρουμε στους μελλοντικούς θεωρητικούς ερευνητές ένα ελαφρώς λιγότερο δύσκολο έργο όταν προσπαθούν να λύσουν το CLP».
Διαβάστε επίσης:
η μετάφραση είναι μια βλακεία