Há uma discrepância significativa entre as quantidades teóricas e observadas de lítio em nosso universo. Isso é conhecido como o problema cosmológico do lítio, e tem atormentado cosmologistas por décadas. Agora, pesquisadores reduziram essa discrepância em cerca de 10%, graças a um novo experimento sobre os processos nucleares responsáveis ​​pela criação de lítio. Esta pesquisa pode apontar o caminho para uma compreensão mais completa do universo primitivo.

Há um ditado famoso que "em teoria, teoria e prática são iguais. Na prática, eles não são. "Isso é válido em todos os domínios acadêmicos, mas é especialmente comum na cosmologia, o estudo de todo o universo, onde o que pensamos que devemos ver e o que realmente vemos nem sempre coincidem. Isso ocorre principalmente porque muitos fenômenos cosmológicos são difíceis de estudar devido à inacessibilidade. Os fenômenos cosmológicos geralmente estão fora de nosso alcance por causa das distâncias extremas envolvidas, ou muitas vezes eles ocorreram antes mesmo de o cérebro humano ter evoluído para se preocupar com eles em primeiro lugar - como é o caso do big bang.

O professor assistente do projeto Seiya Hayakawa e o palestrante Hidetoshi Yamaguchi do Centro de Estudos Nucleares da Universidade de Tóquio, e sua equipe internacional está especialmente interessada em uma área da cosmologia onde a teoria e a observação estão muito desalinhadas, e essa é a questão da falta de lítio, o problema cosmológico do lítio (CLP). Em poucas palavras, a teoria prevê que, nos minutos seguintes ao big bang que criou toda a matéria do cosmos, deve haver uma abundância de lítio cerca de três vezes maior do que o que realmente observamos. Mas Hayakawa e sua equipe foram responsáveis ​​por parte dessa discrepância e, portanto, abriram caminho para pesquisas que podem um dia resolvê-la inteiramente.

"13,7 bilhões de anos atrás, à medida que a matéria se aglutinou a partir da energia do big bang, elementos de luz comuns que todos reconhecemos - hidrogênio, hélio, lítio e berílio - formados em um processo que chamamos de nucleossíntese do Big Bang (BBN), "disse Hayakawa." No entanto, A BBN não é uma cadeia direta de eventos em que uma coisa se torna outra em sequência; é na verdade uma complexa teia de processos onde uma confusão de prótons e nêutrons constrói núcleos atômicos, e alguns deles decaem em outros núcleos. Por exemplo, a abundância de uma forma de lítio, ou isótopo - lítio-7 - resulta principalmente da produção e decomposição do berílio-7. Mas foi superestimado em teoria, subobservado na realidade, Ou uma combinação dos dois. Isso precisa ser resolvido para realmente entender o que aconteceu naquela época. "

Lítio-7 é o isótopo mais comum de lítio, respondendo por 92,5% de todos os observados. Contudo, embora os modelos aceitos da BBN prevejam as quantidades relativas de todos os elementos envolvidos na BBN com extrema precisão, a quantidade esperada de lítio-7 é cerca de três vezes maior do que o realmente observado. Isso significa que há uma lacuna em nosso conhecimento sobre a formação do universo primitivo. Existem várias abordagens teóricas e observacionais que visam resolver isso, mas Hayakawa e sua equipe simularam condições durante a BBN usando feixes de partículas, detectores e um método observacional conhecido como cavalo de Tróia.

"Nós examinamos mais do que nunca uma das reações da BBN, onde o berílio-7 e um nêutron decaem em lítio-7 e um próton. Os níveis resultantes de abundância de lítio-7 foram ligeiramente menores do que o previsto, cerca de 10% mais baixo, "disse Hayakawa." Esta é uma reação muito difícil de observar, uma vez que o berílio-7 e os nêutrons são instáveis. Então usamos deuteron, um núcleo de hidrogênio com um nêutron extra, como um navio para contrabandear um nêutron em um feixe de berílio-7 sem perturbá-lo. Esta é uma técnica única, desenvolvido por um grupo italiano com o qual colaboramos, em que o deutério é como o cavalo de Tróia no mito grego, e o nêutron é o soldado que entra furtivamente na inexpugnável cidade de Tróia sem avisar os guardas (desestabilizando a amostra). Graças ao novo resultado experimental, podemos oferecer aos futuros pesquisadores teóricos uma tarefa um pouco menos assustadora ao tentar resolver o CLP. "