Existe una discrepancia significativa entre las cantidades teóricas y observadas de litio en nuestro universo. Esto se conoce como el problema cosmológico del litio, y ha atormentado a los cosmólogos durante décadas. Ahora, los investigadores han reducido esta discrepancia en alrededor del 10%, gracias a un nuevo experimento sobre los procesos nucleares responsables de la creación del litio. Esta investigación podría señalar el camino hacia una comprensión más completa del universo primitivo.

Hay un dicho famoso que dice que "en teoría, la teoría y la práctica son lo mismo. En la práctica, no lo son ". Esto es cierto en todos los ámbitos académicos, pero es especialmente común en cosmología, el estudio de todo el universo, donde lo que pensamos que deberíamos ver y lo que realmente vemos no siempre coincide. Esto se debe en gran parte a que muchos fenómenos cosmológicos son difíciles de estudiar debido a la inaccesibilidad. Los fenómenos cosmológicos suelen estar fuera de nuestro alcance debido a las distancias extremas involucradas, o, a menudo, han ocurrido antes de que el cerebro humano hubiera evolucionado para preocuparse por ellos en primer lugar, tal es el caso del Big Bang.

El profesor asistente del proyecto Seiya Hayakawa y el profesor Hidetoshi Yamaguchi del Centro de Estudios Nucleares de la Universidad de Tokio, y su equipo internacional están especialmente interesados ​​en un área de la cosmología donde la teoría y la observación están muy desalineadas, y ese es el tema del litio faltante, el problema cosmológico del litio (CLP). En una palabra, La teoría predice que en los minutos posteriores al Big Bang que creó toda la materia en el cosmos, debería haber una abundancia de litio alrededor de tres veces mayor de lo que realmente observamos. Pero Hayakawa y su equipo tuvieron en cuenta parte de esta discrepancia y, por lo tanto, allanaron el camino para la investigación que algún día podría resolverla por completo.

"Hace 13,7 mil millones de años, a medida que la materia se fusionó a partir de la energía del Big Bang, elementos ligeros comunes que todos reconocemos:hidrógeno, helio, litio y berilio:formados en un proceso que llamamos nucleosíntesis del Big Bang (BBN), "dijo Hayakawa." Sin embargo, BBN no es una cadena de eventos sencilla en la que una cosa se convierte en otra en secuencia; En realidad, es una red compleja de procesos donde una mezcla de protones y neutrones acumula núcleos atómicos, y algunos de estos se descomponen en otros núcleos. Por ejemplo, la abundancia de una forma de litio, o isótopo — litio-7 — principalmente resulta de la producción y descomposición del berilio-7. Pero se ha sobrestimado en teoría, no observado en la realidad, O una combinación de los dos. Esto debe resolverse para comprender realmente lo que sucedió en ese entonces ".

El litio-7 es el isótopo más común de litio, que representan el 92,5% de todos los observados. Sin embargo, a pesar de que los modelos aceptados de BBN predicen las cantidades relativas de todos los elementos involucrados en BBN con extrema precisión, la cantidad esperada de litio-7 es aproximadamente tres veces mayor de lo que se observa realmente. Esto significa que existe una brecha en nuestro conocimiento sobre la formación del universo temprano. Hay varios enfoques teóricos y observacionales que tienen como objetivo resolver esto, pero Hayakawa y su equipo simularon condiciones durante BBN usando haces de partículas, detectores y un método de observación conocido como caballo de Troya.

"Examinamos más que nunca antes una de las reacciones de BBN, donde el berilio-7 y un neutrón se desintegran en litio-7 y un protón. Los niveles resultantes de abundancia de litio-7 fueron ligeramente más bajos de lo previsto, aproximadamente un 10% más bajo, "dijo Hayakawa." Esta es una reacción muy difícil de observar ya que el berilio-7 y los neutrones son inestables. Entonces usamos deuterón, un núcleo de hidrógeno con un neutrón extra, como un recipiente para pasar de contrabando un neutrón a un haz de berilio-7 sin perturbarlo. Esta es una técnica única, desarrollado por un grupo italiano con el que colaboramos, en el que el deuterón es como el caballo de Troya en el mito griego, y el neutrón es el soldado que se cuela en la inexpugnable ciudad de Troya sin avisar a los guardias (desestabilizando la muestra). Gracias al nuevo resultado experimental, podemos ofrecer a los futuros investigadores teóricos una tarea un poco menos abrumadora cuando intenten resolver el CLP ".