C'è una discrepanza significativa tra la quantità teorica e osservata di litio nel nostro universo. Questo problema è noto come il problema cosmologico del litio e ha perseguitato i cosmologi per decenni. I ricercatori hanno ora ridotto questa discrepanza di circa il 10% grazie a un nuovo esperimento sui processi nucleari responsabili della creazione del litio. Questa ricerca potrebbe indicare la strada per una comprensione più completa dell'universo primordiale.
C'è un noto detto che "in teoria, teoria e pratica sono la stessa cosa. In pratica non è così». Questo è vero in tutti i campi accademici, ma è particolarmente vero nella cosmologia, lo studio dell'intero universo, dove ciò che pensiamo di dover vedere e ciò che vediamo effettivamente non sempre corrispondono. Ciò è in gran parte dovuto al fatto che molti fenomeni cosmologici sono difficili da studiare a causa dell'inaccessibilità. I fenomeni cosmologici sono solitamente inaccessibili a noi a causa delle grandi distanze coinvolte, o spesso si sono verificati prima ancora che il cervello umano si fosse evoluto per prendersene cura in primo luogo, come nel caso del Big Bang.
Il Professor Associate Seiya Hayakawa e il Docente Hidetoshi Yamaguchi del Center for Nuclear Research dell'Università di Tokyo e il loro team internazionale sono particolarmente interessati a un'area della cosmologia in cui teoria e osservazione divergono fortemente, vale a dire Kproblema osmologico del litio (KLP). La teoria prevede che pochi istanti dopo il Big Bang, che ha creato tutta la materia nel cosmo, il contenuto di litio dovrebbe essere circa tre volte maggiore di quello che osserviamo effettivamente.
"13,7 miliardi di anni fa, quando la materia si è fusa dall'energia del Big Bang, gli elementi di luce comuni che tutti conosciamo - idrogeno, elio, litio e berillio - si sono formati in un processo che chiamiamo Nucleosintesi del Big Bang (BBN)", ha detto Hayakawa. “Tuttavia, la BBN non è una catena diretta di eventi in cui una cosa si trasforma in un'altra. In effetti, è una complessa rete di processi in cui una miscela di protoni e neutroni crea nuclei atomici e alcuni di essi decadono in altri nuclei. Ad esempio, il contenuto di una forma di litio o isotopo - il litio-7 - è principalmente il risultato della produzione e del decadimento del berillio-7. Ma era o sopravvalutato in teoria, o sottovalutato nella realtà, o una combinazione di questi due fattori. Questo deve essere risolto per capire davvero cosa è successo allora".
Il litio-7 è l'isotopo di litio più comune, rappresentando il 92,5% di tutti gli isotopi osservati. Tuttavia, sebbene i modelli BBN accettati prevedano l'abbondanza relativa di tutti gli elementi coinvolti nella BBN con notevole accuratezza, l'abbondanza prevista di litio-7 è circa tre volte maggiore di quella effettivamente osservata. Ciò significa che c'è una lacuna nella nostra conoscenza sulla formazione dell'universo primordiale. Esistono diversi approcci teorici e osservazionali che mirano a risolvere questo problema, ma Hayakawa e il suo team hanno modellato le condizioni durante il BBN utilizzando fasci di particelle, rivelatori e un metodo di osservazione noto come cavallo di Troia.
"Abbiamo studiato attentamente una delle reazioni BBN, quando il berillio-7 e un neutrone decadono in litio-7 e un protone. I livelli di litio-7 ottenuti erano leggermente inferiori al previsto, circa il 10%, ha detto Hayakawa. - Questa reazione è molto difficile da osservare, perché il berillio-7 ei neutroni sono instabili. Quindi abbiamo usato un deuterone, un nucleo di idrogeno con un neutrone in più, come nave per trasportare il neutrone nel raggio di berillio-7 senza interromperlo. Questa è una tecnica unica sviluppata da un gruppo italiano con cui collaboriamo, in cui il deuterone è come il cavallo di Troia nel mito greco, e il neutrone è un soldato che si fa strada nell'inespugnabile città di Troia senza disturbare la guardia ( senza destabilizzare il campione). Grazie al nuovo risultato sperimentale, possiamo offrire ai futuri ricercatori teorici un compito leggermente meno difficile quando si cerca di risolvere il CLP".
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la traduzione è una stronzata