El colaborativo internacional n_TOF, en el que participó un grupo de investigadores de la Universidad de Sevilla, ha hecho uso de las capacidades únicas de tres de las instalaciones nucleares del mundo para llevar a cabo un nuevo experimento destinado a encontrar una explicación al problema cosmológico del litio. Este problema se encuentra entre las cuestiones aún sin resolver de la descripción estándar actual del Big Bang. Los nuevos resultados experimentales, sus interpretaciones teóricas y sus implicaciones han sido publicadas en Cartas de revisión física .

Las reacciones nucleares responsables de la creación y destrucción de núcleos atómicos durante el Big Bang son cruciales para determinar la abundancia primordial de litio. el tercer (y último) elemento químico se formó durante la fase muy temprana de la creación del universo. Los modelos estándar del Big Bang predicen una abundancia de Li ⁷ , el principal isótopo de litio, tres o cuatro veces más de lo que realmente se observa. Recientemente, en las instalaciones de n_TOF en el CERN, los investigadores investigaron la posibilidad de un canal de neutrones que podría aumentar la tasa de destrucción del isótopo Be7, el precursor de Li7, y por lo tanto hacer compatible la abundancia cosmológica calculada y observada de litio.

"Potencialmente, un canal de reacción de neutrones podría resolver el problema cosmológico del litio, que es uno de los aspectos aún sin resolver de la descripción estándar actual del Big Bang, ”dice el catedrático de la Universidad de Sevilla José Manuel Quesada.

En las instalaciones de SINQ en PSI (Villigen Suiza) se separó el material "sin cortar" para su uso en el nuevo experimento. Luego, el material se envió a la instalación de haces radiactivos de ISOLDE en el CERN para producir un objetivo puro con menos de 0,1 miligramos de Be7. que luego se envió a la instalación n_TOF para ser incluido en las mediciones de neutrones.

Es la primera vez que las dos instalaciones del CERN dedicadas a los experimentos de física nuclear realizan un experimento de forma conjunta. utilizando el haz de iones radiactivos ISOLDE para producir el objetivo necesario para un experimento en n_TOF utilizando la técnica de tiempo de vuelo de neutrones.

En un experimento anterior en n_TOF, la sección efectiva de la ⁷ Sea (n, a) ⁴ La reacción se midió en una amplia gama de energías, que permitió la imposición de restricciones estrictas a uno de los mecanismos de destrucción del isótopo Be ₇ durante el Big Bang. En este experimento, sin embargo, la reacción ⁷ Sea (n, pag) ⁷ Li se midió, extender los datos adquiridos previamente a un mayor rango de energías, permitiendo la actualización de la velocidad de reacción utilizada en los cálculos en el modelo estándar del Big Bang.

"Aunque los nuevos datos obtenidos de los experimentos en n_TOF permiten establecer una base mucho más firme para los cálculos de BBN, la conclusión de este proyecto es que los canales de neutrones no son suficientes para resolver el problema cosmológico del litio. La comunidad científica tiene un desafío que requerirá esfuerzos adicionales para resolver, y esto involucrará los campos de la astrofísica nuclear, observaciones astronómicas, cosmología no estándar e incluso nueva física más allá del modelo estándar de física de partículas, "escriben los investigadores.