Det er et betydelig avvik mellom den teoretiske og observerte mengden litium i universet vårt. Dette problemet er kjent som det kosmologiske litiumproblemet og har hjemsøkt kosmologer i flere tiår. Forskere har nå redusert dette avviket med omtrent 10 % takket være et nytt eksperiment på de kjernefysiske prosessene som er ansvarlige for å lage litium. Denne forskningen kan vise veien til en mer fullstendig forståelse av det tidlige universet.
Det er et velkjent ordtak som sier at «i teorien er teori og praksis ett og det samme. I praksis er dette ikke tilfelle.» Dette gjelder i alle akademiske felt, men det gjelder spesielt i kosmologi, studiet av hele universet, hvor det vi tror vi bør se og det vi faktisk ser ikke alltid stemmer overens. Dette skyldes i stor grad at mange kosmologiske fenomener er vanskelige å studere på grunn av utilgjengelighet. Kosmologiske fenomener er vanligvis utilgjengelige for oss på grunn av de enorme avstandene som er involvert, eller skjedde ofte før den menneskelige hjernen i det hele tatt hadde utviklet seg til å bry seg om dem i utgangspunktet – som i tilfellet med Big Bang.
Prosjektlektor Seiya Hayakawa og foreleser Hidetoshi Yamaguchi ved University of Tokyos senter for atomforskning og deres internasjonale team er spesielt interessert i ett område innen kosmologi der teori og observasjon er sterkt divergerende, nemlig K.osmologisk problem med litium (KLP). Teorien forutsier at øyeblikk etter Big Bang, som skapte all materie i kosmos, burde litiuminnholdet være omtrent tre ganger større enn det vi faktisk observerer.
"For 13,7 milliarder år siden, da materie smeltet sammen fra energien til Big Bang, ble de vanlige lyselementene vi alle kjenner - hydrogen, helium, litium og beryllium - dannet i en prosess vi kaller Big Bang nukleosyntese (BBN),» sa Hayakawa. «BBN er imidlertid ikke en direkte kjede av hendelser der en ting blir til en annen. Faktisk er det et komplekst nettverk av prosesser der en blanding av protoner og nøytroner skaper atomkjerner, og noen av dem forfaller til andre kjerner. For eksempel er innholdet av en form for litium eller isotop - litium-7 - hovedsakelig et resultat av produksjonen og forfallet av beryllium-7. Men det ble enten overvurdert teoretisk, eller undervurdert i virkeligheten, eller en kombinasjon av disse to faktorene. Dette må løses for å virkelig forstå hva som skjedde da."
Litium-7 er den vanligste litiumisotopen, og står for 92,5 % av alle observerte isotoper. Men selv om aksepterte BBN-modeller forutsier den relative forekomsten av alle elementene som er involvert i BBN med bemerkelsesverdig nøyaktighet, er den forventede forekomsten av litium-7 omtrent tre ganger større enn den faktisk observerte. Dette betyr at det er et gap i vår kunnskap om dannelsen av det tidlige universet. Det er flere teoretiske og observasjonstilnærminger som tar sikte på å løse dette problemet, men Hayakawa og teamet hans modellerte forholdene under BBN ved å bruke partikkelstråler, detektorer og en observasjonsmetode kjent som trojansk hest.
"Vi studerte nøye en av BBN-reaksjonene, da beryllium-7 og et nøytron forfaller til litium-7 og et proton. Litium-7-nivåene som ble oppnådd var litt lavere enn forventet, omtrent 10 %, sa Hayakawa. – Denne reaksjonen er veldig vanskelig å observere, fordi beryllium-7 og nøytroner er ustabile. Så vi brukte en deuteron, en hydrogenkjerne med et ekstra nøytron, som et fartøy for å frakte nøytronet inn i beryllium-7-strålen uten å forstyrre den. Dette er en unik teknikk utviklet av en italiensk gruppe som vi samarbeider med, der deuteronet er som den trojanske hesten i den greske myten, og nøytronet er en soldat som tar seg inn i den uinntagelige byen Troja uten å forstyrre vakten ( uten å destabilisere prøven). Takket være det nye eksperimentelle resultatet kan vi tilby fremtidige teoretiske forskere en litt mindre vanskelig oppgave når de prøver å løse CLP."
Les også:
oversettelsen er noe tull