中国股票配资网站宇宙论上的“锂问题”，解决需要超越标准理论的新物理学吗？

宇宙论上的“锂问题”，解决需要超越标准理论的新物理学吗？

9月1日 10:30发布中国股票配资网站

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欧洲宇宙机构( ESA )的欧几里得宇宙望远镜拍摄的球状星团NGC 6397。在天琴座方向约7800光年的距离处，是宇宙初期形成的非常古老的球状星团，金属(重元素)量明显较少( esa/Euclid/Euclid consortium/NASA，image processing by j.- c

一方面，锂目前对电动汽车和智能手机的需求非常高涨，另一方面，锂继续将天体物理学的理论推向极限。关于轻金属锂在宇宙诞生时的原始存在量的谜团，如今已经困扰了天体物理学者20多年，作为宇宙论中的锂问题而闻名。要最终解决这个谜题，可能需要新的物理学。这个问题的核心在于，锂的稳定同位素之一，对于由3个质子和4个中子构成的锂7(7Li )，存在量的观测值大大低于理论预测值。瑞典乌普萨拉大学恒星天体物理学家安德烈·斯科恩在首都斯德哥尔摩接受采访时表示，初期宇宙中，一个锂原子核就有20亿个氢原子核。古老银河hello星中锂7存在量的观测值为宇宙诞生后不久发生的基于大爆炸元素合成( BBN )的锂7生成量的理论预测值的二分之一~三分之一。 BBN是(宇宙诞生几分钟后)生成氢、氦、微量锂和铍这第一种轻元素的过程。锂虽然不是稀土元素，但却是宇宙中非常稀有的元素之一。在现在的宇宙中，存在量只有氢的约十亿分之一，氧的十万分之一。科恩指出，为什么这成为问题？锂7的问题之所以重要，是因为它带来了BBN唯一未解决的观测和理论的不一致。据说大爆炸中生成的锂7的量过多，观测到的古老星球中所含的量过少。如果这个问题不能用传统理论解决，新物理学的大门本质上是敞开的。科恩说，通过BBN或某种其他观测等揭示宇宙中存在的奇怪暗物质的真正性质，将是基础物理学的巨大变革。物理学家知道基本粒子物理学的标准理论是不完整的。科恩指出，为了对新物理学的范围施加更多的限制，物理学家当然会寻找宇宙中奇怪暗物质引力效应以外的未被发现的线索。据说BBN的不一致可能会给我们提供这样的线索。人们期待着通过传统物理学的这种扩展，同时也能解释难以观测的宇宙暗物质。

围绕宇宙锂问题的新物理学和恒星物理学

锂问题在2011年的评论论文中得到了适当的说明。在这篇刊登在学术杂志annual reviews of nuclear and particle science上的论文中，撰文人布莱恩·菲尔兹指出，BBN作为探索宇宙的手段是最古老可靠的。但是，菲尔兹记载，锂7的观测值至少是理论预测值的三分之一。在菲尔兹的论文发表以来的这14年间，解决锂7不一致的进步只停留在渐进的状态。太阳中微子的高精度观测也标志着新的物理学方向。科恩说，将原子核反应网络应用于太阳，可以预测核聚变反应中生成的中微子的个数，但已发现电子中微子的数量会低于预测值。据说电子中微子在到达地球的过程中，通过一个叫做中微子振荡的过程变成另一种中微子。从BBN中也可以看出初期宇宙中存在着3种中微子。根据BBN的预测值和观测值的不一致，原理上也许可以得到关于新物理学的线索。但是，科恩指出，这个问题的大部分有可能通过传统的恒星物理学轻易解决。在BBN的情况下，锂只是微量元素。在太阳的情况下，锂会因搅拌而到达温度超过250万度的下部层而损坏，因此会失去99.5%的锂。根据追寻古老星球的锥，围绕银河系(银河系)的晕圈区域分布的恒星是非常古老的金属缺乏星，通过调查晕圈星有可能追寻100亿~120亿年前的宇宙状态。 ■恒星内部的搅拌，但问题是，天文学家为了查明通过搅拌到达观测对象恒星内部深处的锂和其他元素的量是多少，付出了很大的努力。特别是，理论天文学家需要知道在恒星外侧的对流层和恒星内部的边界，锂的搅拌发生了多少。玉米解释说，和在热汤锅里一样，运到对流层底部的恒星物质会达到250万度的温度而被破坏。

未来解决宇宙锂问题的展望

《硬功锥》指出，过去几十年，所有基本粒子物理学家、原子核理论学家和观测天体物理学家都致力于研究，以解决观测到的锂7比理论预测少的问题。科恩指出，理解因恒星而减少的锂的量是多少是很重要的。之所以这么说中国股票配资网站，是因为只有这样才能科学地处理尚未解决的宇宙论锂问题。 ■未来的观测计划根据天文学杂志Experimental Astronomy刊登的2021年的论文，以观测星震(恒星的振动)调查内部为目的的欧洲宇宙机构( ESA )的探测计划“Haydn ( high precision asteronomy )” 发射后的观测对象将是银河系和附近矮星系中金属缺乏球状星团的恒星。 HAYDN是为了通过被称为星震学的过程更详细地理解大麦哲伦云和小麦哲伦云等附近矮星系和银河系中锂的实际存在量而必不可少的探测计划。星震学为了调查恒星内部，利用恒星的振动(如字面所示是恒星内部的地震波)。科恩指出，通过HAYDN的太空望远镜获得的观测数据，有助于理论天文学家对恒星内部破坏的锂7的量有多少施加更恰当的制约。 ■恒星解决？科恩说，他支持至少部分或相当大部分锂问题是恒星问题的说法。玉米继续说，尽管如此，这仍然是一个很难的问题。

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