Un Problema con el Litio...
Original por Evan Gough publicado el 17 Feb , 2017
En las décadas pasadas los científicos han estado luchando para resolver un problema relacionado con la Teoría del Big Bang. Este sugiere que debería haber tres veces más litio del que podemos observar. Por que hay tal discrepancia entre predicción y observación?
Para entender el problema, echemos una mirada atrás.
La Teoría del Big Bang (BBT Big Bang Theory) está apoyada en múltiples lineas de evidencia y teorías. Está ampliamente aceptada como una explicación de como comenzó el Universo. Hay tres evidencias claves que apoyan BBT:
- Observaciones del Fondo Cósmico de Microondas (Cosmic Microwave Background CMB)
- Nuestro creciente entendimiento del Universo en la gran escala.
- Una concordancia aproximada entre cálculos y observaciones de la abundancia de luces primordiales
Pero la BBT tiene alguna que otra preguntas molestas.
El problema del Litio perdido es un problema presente en los estadios primigenios del Universo; de entre 10 segundos a 20 minutos después del Big Bang. El Universo estaba súper caliente y se estaba expandiendo rápidamente. Este fue el comienzo de lo que es llamado la Época del Fotón.
En aquel momento, los núcleos atómicos se formaron a través de la núcleo-sintésis. Pero el calor extremo que dominaba el Universo previno que los núcleos se combinaran con los electrones para formar los 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 en el Universo, y pequeñas cantidades de núcleos ligeros, como deuterio, y nuestro amigo el litio. Pero la myor parte de los elementos más pesados no se hubieron formado hasta que aparecieron las estrellas, y tomaron el papel principal de la núcleo-sinésis.
El problema es que nuestro entendimiento del Big Bang nos dice que debería haber tres veces más litio que el que hay. La BBT llega a ser correcta cuando se trata de nuestros núcleos primordiales. Nuestras observaciones de helio primordial y deuterio concuerdan con las predicciones de la BBT. Desde hace mucho tiempo los científicos no han sido capaces de resolver esta inconsistencia.
Pero un nuevo documento de los investigadores Chinos podrían haber resuelto el acertijo.
Una conjetura en el Big Bang es que la nucleo-sintésis de todos los núcleos primordiales tenia un equilibrio termodinámico, y que sus velocidades conformaron lo que se llama distribución clásica de Maxwell-Boltzmann. Pero Maxwell-Boltzmann describe lo que sucede en lo que es llamado un gas ideal. Los gases reales pueden comportarse diferentemente, y esto es lo que los investigadores proponen: que los nucleos en el plasma del primer período de fotones del Universo se comportaron ligeramente diferente de lo que se pensaba.
La gráfica muestra la distribución del los elementos primordiales más ligeros en el Universo por tiempo y temperatura. La temperatura crece hacía arriba y el tiempo transcurre en el eje horizontal. Imagen: Hou et al. 2017
Los autores aplicaron lo que es conocido como estadísticas no-extensivas para resolver el problema. En la gráfica anterior, las lineas punteadas del modelo del autor predicen la abundancia del isotopo de berilio. Esta es la clave, dado que el berilio decae hasta convertirse en litio. También es la clave en que la cantidad resultante de litio, y de otros núcleos ligeros, conforman ahora la cantidad prevista por la distribución Maxwell-Boltzmann. Es un momento para decir Eureka para los aficionados a la cosmología.
Las cadenas de decaimiento de los núcleos primordiales en las primeras etapas del Universo. Observe la delgada flecha roja entre el berilio y el litio en 10-13. la primera vez mostrada en esta representación. Chou et. al.
Lo que todo esto significa es que los científicos pueden ahora predecir la abundancia en el Universo primigenio los tres núcleos primordiales: helio, deuterio y litio. Sin presentarse ninguna discrepancia y sin ningún litio faltante.
Esta es la forma en como la ciencia va resolviendo los problemas, y si los autores del documento están en lo correcto, entonces se refuerza la validez de la teoría del Big Bang, y esto nos lleva un paso más cerca para entender como se formó nuestro Universo.
Eureka!