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西媒:宇宙中缺失的锂在哪里?

时间:2022-04-16 15:45:20 | 来源:参考消息

参考消息网4月16日报道 西班牙《趣味》月刊网站4月13日发文称,宇宙学中“锂缺失问题”是一个未解之谜,它引出了一些复杂的问题,涉及我们是否知道宇宙大爆炸后大约10秒到20分钟内究竟发生了什么。全文摘编如下:

上世纪60年代后期,在探测到充满太空的微波背景辐射之后,宇宙学家们清楚地认识到,宇宙的起源是从一次大爆炸开始的。随着时间的推移,越来越多的证据表明,在近140亿年前,我们所知道的一切都起源于近140亿年前一次特别的大爆炸。

有三个伟大的实验测试使我们认为宇宙起源于大爆炸:第一个是,大约在1925年,美国天文学家埃德温·哈勃发现了宇宙膨胀;第二个是前面提到的微波背景辐射,它构成了大爆炸在今天的“回声”;第三个,宇宙的大体构成为四分之三的氢,四分之一的氦,以及少量的锂和铍。之所以如此,是因为在大爆炸几分钟后,宇宙的温度已经下降到足以停止任何核反应的程度。

几位天体物理学家在大约1950年时进行的计算表明,在当时的情况下,氦在宇宙中的比例应该就是25%。

当我们估算大爆炸产生的氢和氦的数量时,我们可以说做得非常好。甚至在估算氘(氢的同位素之一)的数量时也是如此。但是对于锂,我们估算所使用的理论惨遭失败:理论认为每形成100亿个氢原子,就会形成大约5个锂原子(我们所说的是锂的同位素锂7,它有3个质子和4个中子,是这一元素数量最丰富的形式)。然而,我们最好的研究结果显示,每形成100亿个氢原子,形成的锂原子只有不到两个。

这在宇宙学中被称为“锂缺失问题”。这是一个未解之谜,它引出了一些复杂的问题,涉及我们是否知道宇宙大爆炸后大约10秒到20分钟内究竟发生了什么。

当时的宇宙非常热并且迅速膨胀。当时,在空间中自由移动的电子和光子,与氢、氦、锂和铍的第一批原子核形成了等离子体。从那时起直到第一批恒星开始发光,宇宙的化学成分就是这么简单。

对于如此大的差异,有多种解释。最新的一种是一些研究人员的说法,他们称,原子核在它们存在的最初时刻的行为模式与人们所认为的不同。他们说,为了弄清楚究竟发生了什么,有必要应用一种新的物理学公式来研究具有大量成分的系统(例如由难以计数的原子组成的气体)。这一公式是1988年由希腊裔巴西物理学家康斯坦丁诺·查利斯引入的,用于描述失衡的复杂系统,即可以自发发生变化的系统。

但这并不是唯一的解释。一些欧洲天文学家说,产生这种差异的根源在于我们计算古老恒星中存在的锂数量的方式。瑞典乌普萨拉大学的一个天文学家团队称,这些计算结果可能会产生误导,因为他们进行的研究表明,恒星大气中锂的比例随着恒星年龄的增长而下降,因为锂会在重力的作用下沉入恒星内部。

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