Νέα υποθετικά σωμάτια θα μπορούσαν να εξηγήσουν το έλλειμμα του λιθίου στο σύμπαν

Για περισσότερο από μια δεκαετία οι κοσμολόγοι προβληματίζονται σχετικά με το έλλειμμα του λιθίου στο σύμπαν. Η νουκλεοσύνθεση της Μεγάλης Έκρηξης (BBN) [ή αρχέγονη νουκλεοσύνθεση], η θεωρία που προβλέπει το πώς σχηματίστηκαν τα ελαφρύτερα στοιχεία στα πρώτα λεπτά μετά την Μεγάλη Έκρηξη, υπερεκτιμά την ποσότητα του κοσμικού λιθίου-7 κατά ένα παράγοντα περίπου 3. Για τα άλλα ελαφρά στοιχεία, το υδρογόνο και το ήλιο, οι προβλέψεις της BBN ταιριάζουν στις παρατηρούμενες τιμές. Ο Ανδρέας Γουδέλης από την Αυστριακή Ακαδημία Επιστημών, στη Βιέννη, και οι συνάδελφοί του θεωρούν ότι η λύση του προβλήματος αυτού θα μπορούσε να βρίσκεται σε υποθετικά σωμάτια που είναι ελαφρά και ηλεκτρικά ουδέτερα.

Στην τυπική νουκλεοσύνθεση, το λίθιο-7 παράγεται από τη ραδιενεργό διάσπαση του βυρίλιου-7, το οποίο προέρχεται από τη σύντηξη δυο ισοτόπων ηλίου. Συνεπώς η ποσότητα του λίθιου-7 σχετίζεται άμεσα με την παραγωγή του βυρίλιου-7. Ο Γκουδέλης και οι συνεργάτες του απέδειξαν ότι η παραγωγή του βυρίλιου-7 μπορεί να μειώνεται με την παρουσία ελαφρών, ουδέτερων σωματιδίων που έχουν άμεσες αλληλεπιδράσεις με τα νουκλεόνια και μπορούν να διασπούν τους πυρήνες του βυρίλιου-7 και του δευτέριου.

Διαδρομές νουκλεοσύνθεσης (Πηγή: wikipedia)

Μια τέτοια τροποποίηση στην τυπική BBN μειώνει το προβλεπόμενο ποσό του λιθίου-7 στην τιμή που συνάγεται από τις παρατηρήσεις των παλαιών άστρων και το κάνει διατηρώντας παράλληλα τις ποσότητες του δευτέριου και του ηλίου αμετάβλητες. Αυτό γίνεται επειδή, πρώτον, τα σωμάτια δεν αντιδρούν με το ήλιο εξ αιτίας της μάζας τους και δεύτερον, τα νετρόνια που παράγονται από τη διάσπαση του δευτέριου είναι απλά «δανεισμένα» μόνο προσωρινά για να καταστρέψουν το λίθιο-7, πριν «επιστραφούν» στο υδρογόνο, παράγοντας δευτέριο και φέρνοντάς το στο επίπεδο της BBN.

Αυτό που μένει είναι να δούμε αν τέτοια σωμάτια θα ανιχνευτούν σε επόμενα πειράματα στους επιταχυντές.

Πηγή: American Physical Society

Περισσότερα στη δημοσίευση: Light Particle Solution to the Cosmic Lithium Problem, Phys. Rev. Lett. 116