Universumissamme olevan litiumin teoreettisen ja havaitun määrän välillä on merkittävä ero. Tämä ongelma tunnetaan nimellä litiumin kosmologinen ongelma ja on kummitellut kosmologeja vuosikymmeniä. Tutkijat ovat nyt kaventaneet tätä eroa noin 10 prosentilla litiumin muodostumisesta vastuussa olevia ydinprosesseja koskevan uuden kokeen ansiosta. Tämä tutkimus voi osoittaa tietä täydellisempään ymmärtämiseen varhaisesta universumista.
On tunnettu sanonta, että "teoriassa teoria ja käytäntö ovat yksi ja sama. Käytännössä näin ei ole." Tämä pätee kaikilla akateemisilla aloilla, mutta se on erityisen totta kosmologiassa, koko maailmankaikkeuden tutkimuksessa, missä se, mitä luulemme meidän pitäisi nähdä ja mitä todella näemme, eivät aina täsmää. Tämä johtuu suurelta osin siitä, että monia kosmologisia ilmiöitä on vaikea tutkia saavutettavuuden vuoksi. Kosmologiset ilmiöt ovat yleensä saavuttamattomissa valtavien etäisyyksien vuoksi, tai ne tapahtuivat usein ennen kuin ihmisaivot olivat edes kehittyneet välittämään niistä – kuten alkuräjähdyksen tapauksessa.
Projektin apulaisprofessori Seiya Hayakawa ja lehtori Hidetoshi Yamaguchi Tokion yliopiston ydintutkimuskeskuksesta ja heidän kansainvälinen tiiminsä ovat erityisen kiinnostuneita yhdestä kosmologian alueesta, jossa teoria ja havainto eroavat voimakkaasti, nimittäin K.litiumin osmologinen ongelma (KLP). Teoria ennustaa, että hetkiä alkuräjähdyksen jälkeen, joka loi kaiken aineen kosmoksessa, litiumpitoisuuden pitäisi olla noin kolme kertaa suurempi kuin todellisuudessa havaitsemme.
"13,7 miljardia vuotta sitten, kun aine yhdistyi alkuräjähdyksen energiasta, yhteiset valoelementit, jotka me kaikki tiedämme - vety, helium, litium ja beryllium - muodostuivat prosessissa, jota kutsumme Big Bang -nukleosynteesi (BBN), Hayakawa sanoi. ”BBN ei kuitenkaan ole suora tapahtumaketju, jossa yksi asia muuttuu toiseksi. Itse asiassa se on monimutkainen prosessiverkosto, jossa protonien ja neutronien seos muodostaa atomiytimiä, ja osa niistä hajoaa toisiksi ytimiksi. Esimerkiksi litiumin tai isotoopin yhden muodon - litium-7:n - pitoisuus on pääasiassa seurausta beryllium-7:n tuotannosta ja hajoamisesta. Mutta se oli joko yliarvioitu teoreettisesti tai aliarvioitu todellisuudessa tai näiden kahden tekijän yhdistelmä. Tämä on ratkaistava, jotta todella ymmärtää, mitä silloin tapahtui."
Litium-7 on yleisin litiumin isotooppi, ja se muodostaa 92,5 % kaikista havaituista isotoopeista. Vaikka hyväksytyt BBN-mallit ennustavat kaikkien BBN:ään osallistuvien elementtien suhteellisen runsauden huomattavalla tarkkuudella, litium-7:n odotettu runsaus on noin kolme kertaa suurempi kuin todellisuudessa havaittu. Tämä tarkoittaa, että tiedossamme varhaisen maailmankaikkeuden muodostumisesta on aukko. On olemassa useita teoreettisia ja havainnointimenetelmiä, joilla pyritään ratkaisemaan tämä ongelma, mutta Hayakawa ja hänen tiiminsä mallinsivat olosuhteet BBN:n aikana käyttämällä hiukkassäteitä, ilmaisimia ja havainnointimenetelmää, joka tunnetaan ns. Troijan hevonen.
"Tutkimme huolellisesti yhtä BBN-reaktioista, kun beryllium-7 ja neutroni hajoavat litium-7:ksi ja protoniksi. Saadut litium-7-tasot olivat hieman odotettua alhaisemmat, noin 10%, Hayakawa sanoi. - Tämä reaktio on erittäin vaikea havaita, koska beryllium-7 ja neutronit ovat epävakaita. Joten käytimme deuteronia, vetyydintä, jossa on ylimääräinen neutroni, aluksena kuljettaaksemme neutronin beryllium-7-säteeseen häiritsemättä sitä. Tämä on ainutlaatuinen tekniikka, jonka on kehittänyt italialainen ryhmä, jonka kanssa teemme yhteistyötä ja jossa deuteroni on kuin Troijan hevonen kreikkalaisessa myytissä ja neutroni on sotilas, joka kulkee valloittamattomaan Troijan kaupunkiin häiritsemättä vartijaa ( näytettä horjuttamatta). Uuden kokeellisen tuloksen ansiosta voimme tarjota tuleville teoreettisille tutkijoille hieman helpomman tehtävän CLP:n ratkaisemisessa."
Lue myös:
käännös on paskapuhetta