우리 우주에서 리튬의 이론적 양과 관측된 양 사이에는 상당한 차이가 있습니다. 이 문제는 다음과 같이 알려져 있습니다. 리튬 우주론적 문제 수십 년 동안 우주론자들을 괴롭혔습니다. 연구원들은 이제 리튬 생성을 담당하는 핵 과정에 대한 새로운 실험 덕분에 이러한 불일치를 약 10% 좁혔습니다. 이 연구는 초기 우주를 보다 완벽하게 이해하는 길을 제시할 수 있습니다.
“이론과 이론과 실천은 하나이며 같다. 실제로는 그렇지 않습니다." 이것은 모든 학문 분야에서 사실이지만, 우리가 보아야 한다고 생각하는 것과 실제로 보는 것이 항상 일치하지 않는 전체 우주에 대한 연구인 우주론에서는 특히 그렇습니다. 이것은 많은 우주 현상이 접근 불가능으로 인해 연구하기 어렵다는 사실에 크게 기인합니다. 우주 현상은 일반적으로 관련된 광대한 거리로 인해 우리가 접근할 수 없거나 빅뱅의 경우와 같이 인간의 두뇌가 처음에 우주 현상에 관심을 갖도록 진화하기도 전에 종종 발생했습니다.
프로젝트 도쿄 대학 핵 연구 센터의 하야카와 세이야 부교수와 야마구치 히데토시 강사 및 국제 팀은 이론과 관측이 강하게 갈라지는 우주론의 한 영역, 즉 K에 특히 관심이 있습니다.리튬의 삼투압 문제 (KLP). 이 이론은 우주의 모든 물질을 생성한 빅뱅 이후 순간에 리튬 함량이 우리가 실제로 관찰하는 것보다 약 배 더 많아야 한다고 예측합니다.
"13,7억년 전, 빅뱅 에너지에서 물질이 합쳐졌을 때 우리 모두가 알고 있는 일반적인 가벼운 원소(수소, 헬륨, 리튬, 베릴륨)는 소위 말하는 과정에서 형성되었습니다. 빅뱅 핵합성 (BBN)”이라고 하야카와가 말했다. “그러나 BBN은 하나가 다른 것으로 바뀌는 직접적인 일련의 사건이 아닙니다. 사실 그것은 양성자와 중성자의 혼합이 원자핵을 만들고 그 중 일부가 다른 핵으로 붕괴하는 복잡한 과정의 네트워크입니다. 예를 들어, 한 형태의 리튬 또는 동위원소인 리튬-7의 함량은 주로 베릴륨-7의 생성 및 붕괴의 결과입니다. 그러나 그것은 이론적으로 과대평가되었거나, 현실적으로 과소평가되었거나, 이 두 가지 요인의 조합이었다. 그때 무슨 일이 일어났는지 진정으로 이해하기 위해서는 이 문제를 해결해야 합니다."
리튬-7은 가장 흔한 리튬 동위원소로 관측된 모든 동위원소의 92,5%를 차지합니다. 그러나 수용된 BBN 모델이 BBN에 포함된 모든 원소의 상대적 존재비를 놀라운 정확도로 예측하지만 예상되는 리튬-7의 존재비는 실제 관찰된 것보다 약 배 더 많습니다. 이것은 초기 우주의 형성에 대한 우리의 지식에 공백이 있음을 의미합니다. 이 문제를 해결하기 위한 몇 가지 이론적 및 관찰적 접근 방식이 있지만 Hayakawa와 그의 팀은 입자 빔, 탐지기 및 관측 방법으로 알려진 BBN 동안 조건을 모델링했습니다. 트로이 목마.
"베릴륨-7과 중성자가 리튬-7과 양성자로 붕괴하는 BBN 반응 중 하나를 주의 깊게 연구했습니다. 얻은 리튬-7 수준은 예상보다 약간 낮은 약 10%라고 Hayakawa는 말했습니다. - 이 반응은 베릴륨-7과 중성자가 불안정하기 때문에 관찰하기가 매우 어렵습니다. 그래서 우리는 중성자를 방해하지 않고 베릴륨-7 빔으로 운반하기 위한 용기로 여분의 중성자를 가진 수소 핵인 듀테론을 사용했습니다. 듀테론은 그리스 신화에 나오는 트로이의 목마와 같고, 뉴트론은 난공불락의 도시 트로이에 침입하여 경비병을 방해하지 않고 들어가는 병사( 샘플을 불안정하게 하지 않고). 새로운 실험 결과 덕분에 우리는 미래의 이론 연구자들에게 CLP를 풀려고 할 때 약간 덜 어려운 작업을 제공할 수 있습니다."
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