Проблема космологического лития

Теория первичного нуклеосинтеза с высокой точностью предсказывает относительные распространенности химических элементов, производимых в ранней Вселенной, за исключением количества лития-7. В расчетах получается в 3-4 раза больше ⁷Li, чем наблюдается в бедных металлами старых звездах. Попытки объяснить это расхождение астрофизическими процессами пока к успеху не привели. В качестве другого объяснения рассматриваются неточности в определении сечений ядерных реакций или иные неизвестные каналы производства лития. Большая часть лития производится в реакции ⁷Be+e^- → ⁷Li+ν_e уже после эпохи первичного нуклеосинтеза, поэтому проблему пониженного содержания лития можно было бы решить, если бы существовал более эффективный механизм разрушения бериллия в эпоху нуклеосинтеза. Например, если бы сечение его разрушения нейтронами было бы больше, чем предполагается. Реакция ⁷Be(n,p)⁷Li дает основной вклад в разрушение бериллия в космологических условиях и, соответственно, определяет содержание лития. Ранее в двух экспериментах уже выполнялись исследования реакции ⁷Be(n,p)⁷Li, однако результаты расходились друг с другом и не перекрывали диапазон энергий, соответствующих первичному нуклеосинтезу. В эксперименте международной коллаборации n_TOF (ЦЕРН) выполнены новые измерения сечения реакции ⁷Be(n,p)⁷Li в диапазоне энергий, который включает те энергии, при которых шел нуклеосинтез в ранней Вселенной. Образец ⁷Be весом 0.1 мг был получен в Институте Пауля-Шерера и облучен на установке ISOLDE в ЦЕРНе. Реакции наблюдались с помощью кремниево-стриповых детекторов. Удалось несколько уточнить результаты предыдущих измерений, а именно, сечение реакции при малых энергиях (вне области первичного нуклеосинтеза) оказалось заметно выше, чем считалось ранее. Однако при энергиях первичного нуклеосинтеза результат близок к предшествующим, поэтому он не объясняет наблюдаемое расхождение в количестве ⁷Li, а лишь слегка смягчает проблему, т.к. с уточненным сечением производство лития уменьшается лишь на 12 %. Вероятно, существуют какие-то дополнительные факторы в производстве ⁷Li во Вселенной, которые пока не были учтены. Источники: Phys. Rev. Lett. 121 042701 (2018), www.sciencedaily.com