A colaboração internacional n_TOF, em que um grupo de pesquisadores da Universidade de Sevilha participou, fez uso das capacidades únicas de três das instalações nucleares do mundo para realizar um novo experimento com o objetivo de encontrar uma explicação para o problema cosmológico do lítio. Esse problema está entre as questões ainda não resolvidas da descrição padrão atual do Big Bang. Os novos resultados experimentais, suas interpretações teóricas e suas implicações foram publicadas em Cartas de revisão física .

As reações nucleares responsáveis ​​pela criação e destruição de núcleos atômicos durante o Big Bang são cruciais na determinação da abundância primordial de lítio, o terceiro (e último) elemento químico formado durante a fase inicial da criação do universo. Os modelos padrão do Big Bang prevêem uma abundância de Li ⁷ , o principal isótopo de lítio, três ou quatro vezes mais do que realmente observado. Recentemente, na instalação n_TOF do CERN, pesquisadores investigaram a possibilidade de um canal de nêutrons que pode ser capaz de aumentar a taxa de destruição do isótopo Be7, o precursor de Li7, e, portanto, fazer a abundância cosmológica calculada e observada de lítio compatível.

"Potencialmente, um canal de reação de nêutrons pode ser capaz de resolver o problema cosmológico do lítio, que é um dos aspectos ainda não resolvidos da descrição padrão atual do Big Bang, "diz o Professor José Manuel Quesada da Universidade de Sevilha.

Nas instalações da SINQ em PSI (Villigen Suíça), o material "não cortado" para uso no novo experimento foi separado. O material foi então enviado para a instalação de feixe radioativo ISOLDE no CERN para produzir um alvo puro com menos de 0,1 miligramas de Be7, que foi então enviado para a instalação n_TOF para ser incluído nas medições de nêutrons.

Esta é a primeira vez que as duas instalações do CERN dedicadas a experimentos de física nuclear realizam um experimento em conjunto, usando o feixe de íons radioativos ISOLDE para produzir o alvo necessário para um experimento em n_TOF usando a técnica de tempo de vôo de nêutrons.

Em um experimento anterior em n_TOF, a seção efetiva do ⁷ Be (n, a) ⁴ Sua reação foi medida em uma ampla gama de energias, que permitiu a imposição de restrições estritas a um dos mecanismos de destruição do isótopo Be ₇ durante o Big Bang. Neste experimento, Contudo, a reação ⁷ Be (n, p) ⁷ Li foi medido, estendendo os dados adquiridos anteriormente para uma gama maior de energias, permitindo a atualização da taxa de reação usada nos cálculos no modelo padrão do Big Bang.

"Embora os novos dados obtidos a partir dos experimentos em n_TOF permitam o estabelecimento de uma base muito mais firme para os cálculos da BBN, a conclusão desse projeto é que os canais de nêutrons não são suficientes para resolver o problema cosmológico do lítio. A comunidade científica tem um desafio que exigirá esforços adicionais para resolver, e isso envolverá os campos da astrofísica nuclear, observações astronômicas, cosmologia não padrão e até mesmo nova física além do modelo padrão da física de partículas, "escrevem os pesquisadores.