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    Il problema cosmologico del litio

    Grafico dei primi sei isotopi. Credito:Università di Siviglia

    La collaborazione internazionale n_TOF, a cui ha partecipato un gruppo di ricercatori dell'Università di Siviglia, ha sfruttato le capacità uniche di tre delle strutture nucleari del mondo per realizzare un nuovo esperimento volto a trovare una spiegazione al problema cosmologico del litio. Questo problema è tra le questioni ancora irrisolte dell'attuale descrizione standard del Big Bang. I nuovi risultati sperimentali, le loro interpretazioni teoriche e le loro implicazioni sono state pubblicate in Lettere di revisione fisica .

    Le reazioni nucleari responsabili della creazione e distruzione dei nuclei atomici durante il Big Bang sono cruciali nel determinare l'abbondanza primordiale di litio, il terzo (e ultimo) elemento chimico formatosi durante la primissima fase della creazione dell'universo. I modelli standard del Big Bang prevedono un'abbondanza di Li 7 , il principale isotopo del litio, tre o quattro volte di più di quanto effettivamente osservato. Recentemente, presso la struttura n_TOF del CERN, i ricercatori hanno studiato la possibilità di un canale di neutroni che potrebbe essere in grado di aumentare il tasso di distruzione dell'isotopo Be7, il precursore di Li7, e quindi rendere compatibile l'abbondanza cosmologica calcolata e osservata del litio.

    "Potenzialmente, un canale di reazione neutronica potrebbe essere in grado di risolvere il problema cosmologico del litio, che è uno degli aspetti ancora irrisolti dell'attuale descrizione standard del Big Bang, ", afferma il professor José Manuel Quesada dell'Università di Siviglia.

    Presso lo stabilimento SINQ di PSI (Villigen Svizzera) è stato separato il materiale "non tagliato" per l'utilizzo nel nuovo esperimento. Il materiale è stato quindi inviato alla struttura del fascio radioattivo ISOLDE al CERN per produrre un bersaglio puro con meno di 0,1 milligrammi di Be7, che è stato poi inviato alla struttura n_TOF per essere incluso nelle misurazioni dei neutroni.

    È la prima volta che le due strutture del CERN dedicate agli esperimenti di fisica nucleare effettuano insieme un esperimento, utilizzando il fascio di ioni radioattivi ISOLDE per produrre il bersaglio necessario per un esperimento a n_TOF utilizzando la tecnica del tempo di volo dei neutroni.

    In un precedente esperimento su n_TOF, la sezione effettiva del 7 essere (n, un) 4 La sua reazione è stata misurata in un'ampia gamma di energie, che ha consentito l'imposizione di rigide restrizioni su uno dei meccanismi di distruzione dell'isotopo Be 7 durante il Big Bang. In questo esperimento, però, la reazione 7 essere (n, P) 7 Li è stato misurato, estendendo i dati precedentemente acquisiti a una gamma più ampia di energie, consentendo l'aggiornamento della velocità di reazione utilizzata nei calcoli nel modello standard del Big Bang.

    "Sebbene i nuovi dati ottenuti dagli esperimenti su n_TOF consentano di stabilire una base molto più solida per i calcoli della BBN, la conclusione di questo progetto è che i canali di neutroni non sono sufficienti per risolvere il problema cosmologico del litio. La comunità scientifica deve affrontare una sfida che richiederà ulteriori sforzi per risolvere, e questo coinvolgerà i campi dell'astrofisica nucleare, osservazioni astronomiche, cosmologia non standard e persino nuova fisica oltre il modello standard della fisica delle particelle, " scrivono i ricercatori.

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