近代物理所科研人員在大爆炸鋰豐度問題方面的研究取得重要成果
大爆炸是目前描述宇宙起源和演化最好的理論。特別是得到宇宙微波背景輻射的印證后，大爆炸理論更加深入人心。大爆炸理論認(rèn)為宇宙起源于一個輻射主宰的快速膨脹（見圖1），隨著宇宙不斷膨脹冷卻，初期核合成在大爆炸開始半小時后就已結(jié)束，產(chǎn)生了氫、氦、鋰幾種初期核素。其中D，3He，4He豐度的預(yù)測值與天文觀測值符合地很好，唯獨7Li的預(yù)測值是天文觀測值的3倍，被稱為大爆炸鋰豐度問題。在過去幾十年，來自天體物理界和核物理界的科學(xué)家們一直試圖解決該問題。
近日，由中國科學(xué)院近代物理研究所和中國科學(xué)院國家天文臺主導(dǎo)，聯(lián)合西班牙加泰羅尼亞理工大學(xué)，西班牙加泰羅尼亞空間研究所，日本東京大學(xué)，日本國立天文臺，北航大學(xué)，美國圣母大學(xué)，美國德州農(nóng)工大學(xué)康莫斯分校等7家單位的核天體同行，利用非廣延統(tǒng)計（Tsallis 統(tǒng)計）提出了一種解決大爆炸鋰豐度問題的新方案。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)非廣延參數(shù)q的值在1.069≤q≤1.082范圍內(nèi),即可成功解釋大爆炸鋰豐度的觀察結(jié)果，見圖2。
該研究成果發(fā)表在國際著名的天體物理期刊《天體物理雜志》上（Astrophys. J. 834, 165 (2017)），且于2017年2月15日美國天文學(xué)會在其研究亮點官網(wǎng)AAS NOVA（Research highlights from the journals of the American Astronomical Society：http://aasnova.org/）上著重予以介紹( http://aasnova.org/2017/02/15/fixing-the-big-bang-theorys-lithium-problem)。
文章鏈接: https://doi.org/10.3847/1538-4357/834/2/165
圖1：起源于宇宙大爆炸（箭頭起始處）的宇宙隨時間（紅色箭頭方向）的演化意念圖，該圖來自T. Kajino教授對NASA原圖的修改。
圖2.紅色曲線表示計算的原初豐度值隨非廣延參數(shù)值q的變化曲線。陰影水平帶表示天文觀測的豐度值帶一個σ的誤差。深藍(lán)色垂直帶表示天文觀測值限制的非廣延統(tǒng)計參數(shù)q的取值范圍:1.069≤q≤1.082。此處的4He的豐度表示質(zhì)量分?jǐn)?shù)。
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