Có một sự khác biệt đáng kể giữa lượng liti theo lý thuyết và quan sát được trong vũ trụ của chúng ta. Vấn đề này được gọi là vấn đề vũ trụ liti và đã ám ảnh các nhà vũ trụ học trong nhiều thập kỷ. Các nhà nghiên cứu hiện đã thu hẹp sự khác biệt này khoảng 10% nhờ vào một thí nghiệm mới về các quá trình hạt nhân chịu trách nhiệm tạo ra lithium. Nghiên cứu này có thể chỉ ra con đường dẫn đến sự hiểu biết đầy đủ hơn về vũ trụ sơ khai.
Có một câu nói nổi tiếng rằng “trong lý thuyết, lý thuyết và thực hành là một và giống nhau. Trong thực tế, đây không phải là trường hợp. " Điều này đúng trong tất cả các lĩnh vực học thuật, nhưng nó đặc biệt đúng trong vũ trụ học, nghiên cứu về toàn bộ vũ trụ, nơi mà những gì chúng ta nghĩ rằng chúng ta sẽ thấy và những gì chúng ta thực sự thấy không phải lúc nào cũng khớp nhau. Điều này phần lớn là do nhiều hiện tượng vũ trụ rất khó nghiên cứu do không thể tiếp cận. Các hiện tượng vũ trụ thường không thể tiếp cận được với chúng ta do khoảng cách rộng lớn liên quan, hoặc thường xảy ra trước khi bộ não con người thậm chí còn tiến hóa để quan tâm đến chúng ngay từ đầu - như trong trường hợp của Vụ nổ lớn.
Phó giáo sư dự án Seiya Hayakawa và Giảng viên Hidetoshi Yamaguchi thuộc Trung tâm Nghiên cứu Hạt nhân của Đại học Tokyo và nhóm quốc tế của họ đặc biệt quan tâm đến một lĩnh vực vũ trụ học nơi lý thuyết và quan sát phân biệt rõ ràng, đó là Kvấn đề thẩm thấu học của liti (KLP). Lý thuyết dự đoán rằng khoảnh khắc sau Vụ nổ lớn, tạo ra tất cả vật chất trong vũ trụ, hàm lượng lithium sẽ lớn hơn khoảng ba lần so với những gì chúng ta thực sự quan sát được.
"13,7 tỷ năm trước, khi vật chất kết hợp lại từ năng lượng của Vụ nổ lớn, các nguyên tố ánh sáng phổ biến mà chúng ta đều biết - hydro, heli, lithium và berili - được hình thành trong một quá trình mà chúng ta gọi là Tổng hợp hạt nhân Big Bang (BBN), ”Hayakawa nói. “Tuy nhiên, BBN không phải là một chuỗi sự kiện trực tiếp, trong đó một thứ biến thành một thứ khác. Trên thực tế, nó là một mạng lưới các quá trình phức tạp, trong đó hỗn hợp của proton và neutron tạo ra hạt nhân nguyên tử, và một số trong số chúng phân rã thành các hạt nhân khác. Ví dụ, hàm lượng của một dạng liti hoặc đồng vị - liti-7 - chủ yếu là kết quả của quá trình sản xuất và phân rã berili-7. Nhưng nó được đánh giá quá cao về mặt lý thuyết, hoặc bị đánh giá thấp trên thực tế, hoặc là sự kết hợp của hai yếu tố này. Điều này cần phải được giải quyết để thực sự hiểu những gì đã xảy ra sau đó. "
Lithium-7 là đồng vị lithium phổ biến nhất, chiếm 92,5% tổng số các đồng vị quan sát được. Tuy nhiên, mặc dù các mô hình BBN được chấp nhận dự đoán mức độ dồi dào tương đối của tất cả các nguyên tố liên quan đến BBN với độ chính xác đáng kể, mức độ phong phú dự kiến của lithium-7 lớn hơn khoảng ba lần so với mức thực tế quan sát được. Điều này có nghĩa là có một lỗ hổng trong kiến thức của chúng ta về sự hình thành của vũ trụ sơ khai. Có một số cách tiếp cận lý thuyết và quan sát nhằm giải quyết vấn đề này, nhưng Hayakawa và nhóm của ông đã mô hình hóa các điều kiện trong BBN bằng cách sử dụng chùm hạt, máy dò và một phương pháp quan sát được gọi là Con ngựa thành Troy.
"Chúng tôi đã nghiên cứu cẩn thận một trong những phản ứng BBN, khi berili-7 và neutron phân rã thành lithium-7 và một proton. Hayakawa cho biết, mức lithium-7 thu được thấp hơn một chút so với dự kiến, khoảng 10%. - Phản ứng này rất khó quan sát, vì beri-7 và nơtron không bền. Vì vậy, chúng tôi đã sử dụng một deuteron, một hạt nhân hydro có thêm một neutron, làm một chiếc bình để đưa neutron vào chùm berili-7 mà không làm gián đoạn nó. Đây là một kỹ thuật độc đáo được phát triển bởi một nhóm người Ý mà chúng tôi cộng tác, trong đó deuteron giống như con ngựa thành Troy trong thần thoại Hy Lạp, và neutron là một người lính tiến vào thành phố Troy bất khả xâm phạm mà không làm phiền lính canh ( mà không làm mất ổn định mẫu). Nhờ kết quả thử nghiệm mới, chúng tôi có thể cung cấp cho các nhà nghiên cứu lý thuyết trong tương lai một nhiệm vụ ít khó khăn hơn một chút khi cố gắng giải CLP. "
Đọc thêm:
bản dịch là một số điều nhảm nhí