En las ultimas decadas, Los científicos han luchado con un problema relacionado con la teoría del Big Bang. La teoría del Big Bang sugiere que debería haber tres veces más litio de lo que podemos observar. ¿Por qué hay tanta discrepancia entre la predicción y la observación?

Para meterse en ese problema, retrocedamos un poco.

La teoría del Big Bang (BBT) está bien respaldada por múltiples líneas de evidencia y teoría. Es ampliamente aceptado como la explicación de cómo comenzó el universo. Tres piezas clave de evidencia apoyan el BBT:

• observaciones del fondo cósmico de microondas
• nuestra creciente comprensión de la estructura a gran escala del universo
• concordancia aproximada entre los cálculos y las observaciones de la abundancia de núcleos ligeros primordiales (¡NO intente decir esto tres veces en rápida sucesión!)

Pero el BBT todavía tiene algunas preguntas incómodas.

El problema del litio faltante se centra en las primeras etapas del universo:desde aproximadamente 10 segundos hasta 20 minutos después del Big Bang. El universo estaba muy caliente y se estaba expandiendo rápidamente. Este fue el comienzo de lo que se llama la Época de los Fotones.

En ese tiempo, núcleos atómicos formados por nucleosíntesis. Pero el calor extremo que dominaba el universo impidió que los núcleos se combinaran con los electrones para formar átomos. El universo era un plasma de núcleos, electrones, y fotones.

Solo los núcleos más ligeros se formaron durante este tiempo, incluyendo la mayor parte del helio del universo, y pequeñas cantidades de otros nucleidos ligeros, como el deuterio y nuestro amigo litio. En la mayor parte, los elementos más pesados ​​no se formaron hasta que aparecieron las estrellas, y asumió el papel de nucleosíntesis.

El problema es que nuestra comprensión del Big Bang nos dice que debería haber tres veces más litio que el que hay. El BBT lo hace bien cuando se trata de otros núcleos primordiales. Nuestras observaciones de helio y deuterio primordiales coinciden con las predicciones de BBT. Hasta aquí, los científicos no han podido resolver esta inconsistencia.

Pero un nuevo artículo de investigadores en China puede haber resuelto el rompecabezas.

Una suposición en la nucleosíntesis del Big Bang es que todos los núcleos están en equilibrio termodinámico, y que sus velocidades se ajustan a lo que se llama la distribución clásica de Maxwell-Boltzmann. Pero el Maxwell-Boltzmann describe lo que sucede en lo que se llama un gas ideal. Los gases reales pueden comportarse de manera diferente, y esto es lo que proponen los investigadores:que los núcleos en el plasma del período de fotones tempranos del universo se comportaron de manera ligeramente diferente de lo que se pensaba.

Los autores aplicaron lo que se conoce como estadística no extensiva para resolver el problema. En el gráfico de arriba, las líneas punteadas del modelo del autor predicen una menor abundancia del isótopo de berilio. Esta es la clave ya que el berilio se descompone en litio. También es clave que la cantidad resultante de litio, y de los otros núcleos más ligeros, ahora todos se ajustan a las cantidades predichas por la distribución de Maxwell-Boltzmann. Es un momento eureka para los aficionados a la cosmología.

Lo que todo esto significa es que los científicos ahora pueden predecir con precisión la abundancia en el universo primordial de los tres núcleos primordiales:helio, deuterio, y litio. Sin ninguna discrepancia, y sin nada de litio faltante.

Así es como la ciencia resuelve los problemas, y si los autores del artículo tienen razón, luego valida aún más la teoría del Big Bang, y nos acerca un paso más a comprender cómo se formó nuestro universo.