宇宙神秘难解之题：中国科学家搞定了

王兴

来源：怪罗天下

2017年02月22日

在过去的几十年里，宇宙大爆炸理论中的锂问题是一大难解之谜，因为科学家发现锂含量只有理论预言的三分之一。为什么最终锂含量与预测结果差了3倍多呢？为了解决这个问题，让我们来回顾一下宇宙大爆炸理论。
　　大爆炸理论是迄今在科学界被广泛接受的关于宇宙起源的理论。宇宙大爆炸论有三大观测支持，分别是哈勃定律、宇宙微波背景辐射和原初元素丰度。
　　宇宙微波背景辐射（CMB）
　　宇宙微波背景辐射是支持大爆炸论的有力证据之一，经过了138亿年的膨胀，宇宙从极端高温逐渐冷却下来，留下了温度为2.7K的微波辐射，这就是宇宙大爆炸的热残余。
　　但关于大爆炸宇宙论还有一些疑点。
　　所有的元素都有一个天文事件起源，轻元素是在创世大爆炸之后10秒到20分钟内形成。最轻的固体元素锂来源却是让人匪夷所思，有25%的锂来自于大爆炸之后的太初核合成，但另外75%的来源未知。

　　宇宙在不断膨胀和升温中迎来光子时代。原子核的形成是通过核合成，但宇宙中的极端环境不允许质子和电子结合成氢原子。在宇宙中，光子、电子以及原子核是混合在一起的，宇宙被这样的等离子体所充斥着。
　　当宇宙温度高达10亿到100亿K时，较轻的原子核能够聚变为较重的原子核，这个过程被称为“大爆炸核合成”。宇宙中的大部分氦以及少量其他轻质核素，如氘和锂，都是在那个时候形成。
　　至于元素周期表中较重的元素，它们都是由大爆炸之后几十亿年所形成的恒星制造出来的，并且通过超新星爆发播撒到星际空间的。
　　我们对于大爆炸核合成的绝大部分过程的认识是极为准确的。事实上，对宇宙中氢和氦丰度（含量）的测量结果和理论预言的精确相符。
　　然而，锂却出了点“问题”，锂的含量只有大爆炸核合成理论预言的三分之一。

目前为止，科学家还不能解释锂缺失原因，但是中国研究人员的一篇新文章或许能解决这个谜题。
　　首先假设大爆炸核合成中所有的核都处于热力学平衡中，并且速度符合麦克斯韦-玻尔兹曼分布，但麦克斯韦玻尔兹曼分布律仅适用于理想气体，当运用于实际气体时，情况可能会有所不同。
　　该文章作者应用所谓的非严格统计来解释锂缺失问题。在上图中，作者模型的虚线是用来预测低丰度铀同位素的。

　　大爆炸论中，铍可能衰变成锂，所得到的锂量和其他更轻核元素都落在麦克斯韦-玻尔兹曼分布概率内。
　　这意味着，目前科学家对宇宙中氢和氦丰度（含量）以及锂的测量结果和理论预言的大致相符，成为支持大爆炸理论的最强有力证据。
　　如果论文作者观点正确，那么大爆炸论的真相很快就能大白于天下，我们关于宇宙探索又迈进一步！
　　让我们一起抓住这个“尤里卡时刻”（原是古希腊语，意思是：“好啊！有办法啦）。