¿Dónde se encuentra el litio que falta en el universo?

Durante las últimas décadas, los científicos han luchado con un problema que implica la teoría del Big Bang. La Teoría del Big Bang sugiere que debería haber tres veces más litio del que podemos observar. ¿Por qué existe tal discrepancia entre la predicción y la observación?

Para entrar en ese problema, vamos a retroceder un poco.

La Teoría del Big Bang (BBT) está bien apoyada por múltiples líneas de evidencia y teoría. Es ampliamente aceptada como la explicación de cómo comenzó el Universo. Tres piezas fundamentales apoyan la BBT:

– Las observaciones del fondo cosmico de microondas

– Nuestra creciente comprensión de la estructura a gran escala del Universo

– Acuerdo aproximado entre cálculos y observaciones de la abundancia de núcleos de luz primordial

Sin embargo, el BBT todavía tiene algunas preguntas…

El problema del litio que falta se centra alrededor de las primeras etapas del Universo: de unos 10 segundos a 20 minutos después del Big Bang. El Universo estaba super caliente y se estaba expandiendose rápidamente. Este fue el comienzo de lo que se llama la Época del Fotón.

En ese momento, los núcleos atómicos se formaron a través de la nucleosíntesis. Pero el calor extremo que dominó el Universo impidió que los núcleos se combinaran con electrones para formar átomos. El Universo era un plasma de núcleos, electrones y fotones.

Solamente los núcleos más ligeros se formaron durante este tiempo, incluyendo la mayor parte del helio en el universo, y pequeñas cantidades de otros nuclides ligeros, como el deuterio y nuestro amigo el litio. En su mayor parte, los elementos más pesados ​​no se formaron hasta que aparecieron las estrellas y asumieron el papel de nucleosíntesis.

El problema es que nuestra comprensión del Big Bang nos dice que debería haber tres veces más de litio del que hay. La BBT lo hace bien cuando se trata de otros núcleos primordiales. Nuestras observaciones de helio primordial y deuterio coinciden con las predicciones de la BBT. Hasta ahora, los científicos no han podido resolver esta inconsistencia.

Pero un nuevo documento de investigadores en China puede haber resuelto el rompecabezas.

Una suposición sería que en la nucleosíntesis del Big Bang es que todos los núcleos están en equilibrio termodinámico y que sus velocidades se ajustan a lo que se llama la distribución clásica de Maxwell-Boltzmann. Pero Maxwell-Boltzmann describe lo que sucede en lo que se llama un gas ideal. Los gases reales pueden comportarse de manera diferente, y esto es lo que proponen los investigadores: que los núcleos en el plasma del primer período de fotones del Universo se comportaron de manera ligeramente diferente de lo que se pensaba.

Este gráfico muestra la distribución de los primeros elementos de luz primordial en el Universo por el tiempo y la temperatura. Temperatura a lo largo de la parte superior, tiempo a lo largo de la parte inferior, y abundancia en el lado.

Los autores aplicaron lo que se conoce como estadística no extensiva para resolver el problema. En el gráfico anterior, las líneas punteadas del modelo del autor predicen una menor abundancia del isótopo de berilio. Esto es clave, ya que el berilio se descompone en litio. También clave es que la cantidad resultante de litio, y de los otros núcleos más ligeros, ahora todos se ajustan a las cantidades predichas por la distribución de Maxwell-Boltzmann. Es un momento eureka para los aficionados a la cosmología.

Lo que esto significa es que los científicos pueden predecir con precisión la abundancia en el universo primordial de los tres núcleos primordiales: helio, deuterio y litio. Sin ninguna discrepancia, y sin ningún litio faltante.

Así es como la ciencia arruina los problemas, y si los autores del artículo estan en lo correcto, entonces se validaría más la teoría del Big Bang, y nos lleva un paso más cerca de entender cómo se formó nuestro Universo.

¡Eureka!

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