锂元素的分布进一步支持宇宙大爆炸理论
锂元素的分布进一步支持宇宙大爆炸理论
& & & & 【讯】5月21日消息，据国外媒体报道，关于的产生有很多说法，通过一个国际天文学家小组利用地球上最强大的望远镜发现，后瞬间发生的情形和理论预言的一致，这解答了二十多年来天体物理学家的困惑。
& & & & 在物理学和天文学中最重要的困难是，实际在天文观测中得到的锂-6的含量比理论值大2%，而锂-7的含量比理论值小3%~5%。这个严重的困难导致了一些奇怪的物理解释和毫无收获的观测研究。
& & & & 剑桥大学的天文学家Karin Lind领导的小组证明，这个持续了数十年的问题是由于观测数据的质量不高，并且在分析锂同位素方面过于简化的原因。他们利用凯克天文台10米口径的望远镜对古老恒星的观测表明，宇宙大爆炸核合成理论（nucleosynthesis）所预言的锂-6、锂-7的含量与实际观测并没有冲突之处，维护了现有的宇宙大爆炸理论。
& & & & 在上世纪20年代，天文学家埃德温&哈勃（Edwin Hubble）发现了宇宙膨胀。现代宇宙观测表明，宇宙始于138亿年前的一场&大爆炸&。证实宇宙大爆炸的重要基石是，宇宙中充满了微波辐射和轻元素（light elements）的含量与大爆炸核合成理论的一致性。
& & & & 在古老的恒星中精确测量锂-6和锂-7的含量是一个非常大的挑战，尤其是锂-6的含量，因为它的丰度非常低，信号特征非常弱，只有利用像凯克天文台这样的大型望远镜才能获得想要的观测数据。
& & & & 高质量的天文观测和精细的理论模型相互印证，最终给了困扰在粒子物理学和天文学中的家一个答案。
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腾讯科学讯 据国外媒体报道，一个国际天文学家小组利用地球上最强大的望远镜发现，宇宙大爆炸后瞬间发生的情形和理论预言的一致，消除了二十多年来天体物理学家的困惑。
在物理学和天文学中最重要的困难是，实际在天文观测中得到的锂-6的含量比理论值大2%，而锂-7的含量比理论值小3%~5%。这个严重的困难导致了一些奇怪的物理解释和毫无收获的观测研究。
剑桥大学的天文学家Karin Lind领导的小组证明，这个持续了数十年的问题是由于观测数据的质量不高，并且在分析锂同位素方面过于简化的原因。他们利用凯克天文台10米口径的望远镜对古老恒星的观测表明，宇宙大爆炸核合成理论（nucleosynthesis）所预言的锂-6、锂-7的含量与实际观测并没有冲突之处，维护了现有的宇宙大爆炸理论。
在上世纪20年代，天文学家埃德温·哈勃（Edwin Hubble）发现了宇宙膨胀。现代宇宙观测表明，宇宙始于138亿年前的一场“大爆炸”。证实宇宙大爆炸的重要基石是，宇宙中充满了微波辐射和轻元素（light elements）的含量与大爆炸核合成理论的一致性。
在古老的恒星中精确测量锂-6和锂-7的含量是一个非常大的挑战，尤其是锂-6的含量，因为它的丰度非常低，信号特征非常弱，只有利用像凯克天文台这样的大型望远镜才能获得想要的观测数据。
高质量的天文观测和精细的理论模型相互印证，最终解决了困扰在粒子物理学和天文学中的困难。&　　免责声明：本文仅代表作者个人观点，与王朝网络无关。王朝网络登载此文出于传递更多信息之目的，并不意味着赞同其观点或证实其描述，其原创性以及文中陈述文字和内容未经本站证实，对本文以及其中全部或者部分内容、文字的真实性、完整性、及时性本站不作任何保证或承诺，请读者仅作参考，并请自行核实相关内容。&&&&&&为你推荐&&&&&&转载本文&UBB代码&HTML代码复制到剪贴板...&更多内容··········&&&&&&&&&频道精选&&&王朝女性&&|&&|&&|&&|&&|&&|&&|&&|&&|&&|&&|&&|&王朝分栏&&|&&|&&|&&|&&|&&|&&|&&|&&|&&|&王朝编程&&|&&|&&|&&|&&|&&|&&|&&|&&|&&|&王朝导购&&|&&|&&|&&|&&|&&|&&|&&|&&|&&|&王朝其他&&|&&|&&|&&|&&|&&|&&&&2005-&&版权所有&国家天文台等在宇宙大爆炸锂丰度问题研究中获进展
[ 录入者:zhangms | 时间: 08:53:02 | 作者: | 来源:
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2月15日，美国天文学会在其研究亮点官网AAS NOVA（Research highlights from the journals of the American Astronomical Society）上介绍了中国科学院国家天文台研究员何建军（原中国科学院近代物理研究所研究员，现为客座研究员）及其合作者关于宇宙大爆炸锂丰度问题的研究成果。
该成果发表在国际天体物理期刊《天体物理学快报》上（Hou, S. Q., He, J. J., Parikh, A., Kahl, D., Bertulani, C. A., Kajino, T., Mathews, G. J., Zhao, G., ApJ, , 165： NON-EXTENSIVE STATISTICS TO THE COSMOLOGICAL LITHIUM PROBLEM）。这项研究受到国家自然科学基金和科技部国家重点研发计划&大科学装置前沿研究&重点专项的支持。
1946年，乔治&伽莫夫（G. Gamow）首次提出了宇宙大爆炸理论。目前，它已成为广为人们接受的宇宙学标准模型。原初大爆炸核合成（Big-Bang Nucleosynthesis，简称BBN）始于宇宙大爆炸约3分钟之后，随着扩张着的宇宙温度和密度的逐渐降低，核反应约一个小时后熄灭，该原初核合成过程结束。该原初BBN过程产生的大部分是氢（1H，约占75%）和氦（4He，约占25%），还有几种少量的轻核素，即2H（通常称之为氘D），3He和7Li，而其他的核素含量微乎其微。这些遗迹为人们研究早期的宇宙提供了独一无二的窗口。
1967年，R. Wagoner，W.A. Fowler（1983年诺贝尔物理奖得主）和F. Hoyle三人首次计算了原初核合成过程。目前，利用标准BBN理论结合威尔金森微波各向异性探测器（Wilkinson Microwave Anisotropy Probe，简称WMAP）精确的宇宙重子密度结果可以对原初轻核的丰度做出严格的预言。其中D和4He的天文观测结果和理论预言符合得很好，但是，BBN+WMAP预言的原初7Li丰度要比观测的大3~4倍。这种在4~5&置信度区间的不匹配（或差异），被称之为宇宙锂问题。
当前，宇宙锂问题仍然是核天体领域非常重要的一个疑难问题。在过去的十几年里，人们做了很多尝试，但是传统的核物理都未能在标准的大爆炸模型下解决该问题。近日，何建军联合国内外核物理和天体物理学家通过研究粒子速度分布的变化对核合成的影响，提出了一种解决宇宙锂问题的新思路和方法。
核天体物理反应率是由能量依赖的核反应截面与经典的粒子麦克斯韦-玻尔兹曼速度分布（简称MB分布）的卷积计算得到的。可以看出经典粒子MB分布是核天体物理模型重要输入量（核反应率）计算的基础。众所周知，粒子MB分布在上世纪50年代就被实验所证实了，但是当时的实验温度都不超过1000 K。人们自然会产生一个疑问：在宇宙大爆炸如此高温（约109 K），碰撞（包括核反应）如此频繁的复杂环境下，经典粒子MB分布（基于理想气体的概念）是否仍然成立呢？科研人员从该角度出发，利用非广延统计代替经典的玻尔兹曼-吉布斯统计来描述原初等离子体的粒子分布，即用非广延Tsallis分布来代替经典的麦克斯韦-玻尔兹曼（MB）分布来研究大爆炸核合成。Tsallis分布通过引入非广延参数q来描述，当q趋近于1时, 该分布简化为经典的MB分布。粒子分布的改变会引起反应率的变化，进而能够对原初核合成产生影响。研究人员发现，当非广延参数q的值在1.069&q&1.082范围内，就可以成功解决宇宙锂问题。当然，大爆炸原初核合成极高温环境下粒子的实际速度分布规律还需要实验的进一步验证。
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国家天文台科研人员宇宙大爆炸锂丰度问题研究成果入选美国天文学会亮点
　& 2017年2月15日美国天文学会在其研究亮点官网AAS NOVA（Research highlights from the journals of the American Astronomical Society：http:///）上介绍了国家天文台何建军研究员（原中国科学院近代物理研究所研究员，现为客座研究员）及其合作者关于宇宙大爆炸锂丰度问题的研究成果(&http://aasnova.org//fixing-the-big-bang-theorys-lithium-problem）。&&　　该成果发表在国际著名的天体物理期刊《天体物理学快报》上（Hou, S. Q., He, J. J., Parikh, A., Kahl, D., Bertulani, C. A., Kajino, T., Mathews, G. J., Zhao, G., ApJ, , 165： NON-EXTENSIVE STATISTICS TO THE COSMOLOGICAL LITHIUM PROBLEM）。这项研究受到国家自然科学基金和科技部国家重点研发计划“大科学装置前沿研究”重点专项的支持。&　　1946年，乔治·伽莫夫（G. Gamow）首次提出了宇宙大爆炸理论。目前，它已成为广为人们接受的宇宙学标准模型。原初大爆炸核合成（Big-Bang Nucleosynthesis，简称BBN）始于宇宙大爆炸约3分钟之后，随着扩张着的宇宙温度和密度的逐渐降低，核反应约一个小时后熄灭，该原初核合成过程结束。该原初BBN过程产生的大部分是氢（1H，约占75%）和氦（4He，约占25%），还有几种少量的轻核素，即2H（通常称之为氘D），3He和7Li，而其他的核素含量微乎其微。这些遗迹为人们研究早期的宇宙提供了独一无二的窗口。&　　&1967年，R. Wagoner，W.A. Fowler（1983年诺贝尔物理奖得主）和F. Hoyle三人首次计算了原初核合成过程。目前，利用标准BBN理论结合威尔金森微波各向异性探测器（Wilkinson Microwave Anisotropy Probe，简称WMAP）精确的宇宙重子密度结果可以对原初轻核的丰度做出严格的预言。其中D和4He的天文观测结果和理论预言符合得很好，但是，BBN+WMAP预言的原初7Li丰度要比观测的大3~4倍。这种在4~5σ置信度区间的不匹配（或差异），被称之为宇宙锂问题。&　　当前，宇宙锂问题是仍然是核天体领域非常重要的一个疑难问题。在过去的十几年里，人们做了很多尝试，但是传统的核物理都未能在标准的大爆炸模型下解决该问题。近日，国家天文台何建军研究员（兼中国科学院近代物理研究所客座研究员）联合国内外核物理和天体物理学家通过研究粒子速度分布的变化对核合成的影响，提出了一种解决宇宙锂问题新的思路和方法。&　　天体核天体物理反应率是由能量依赖的核反应截面与经典的粒子麦克斯韦-玻尔兹曼速度分布（简称MB分布）的卷积计算得到的。可以看出经典粒子MB分布是核天体物理模型重要输入量（核反应率）计算的基础。众所周知，粒子MB分布在上世纪50年代就被实验所证实了，但是当时的实验温度都不超过1000 K。我们自然会产生一个疑问：在宇宙大爆炸如此高温（约109 K），碰撞（包括核反应）如此频繁的复杂环境下，经典粒子MB分布（基于理想气体的概念）是否仍然成立呢？科研人员从该角度出发，利用非广延统计代替经典的玻尔兹曼-吉布斯统计来描述原初等离子体的粒子分布，即用非广延Tsallis分布来代替经典的麦克斯韦-玻尔兹曼（MB）分布来研究大爆炸核合成。Tsallis分布通过引入非广延参数q来描述，当q趋近于1时, 该分布简化为经典的MB分布。粒子分布的改变会引起反应率的变化，进而能够对原初核合成产生影响。研究人员发现，当非广延参数q的值在1.069≤q≤1.082范围内, 就可以成功解决宇宙锂问题。当然，大爆炸原初核合成极高温环境下粒子的实际速度分布规律还需要实验的进一步验证。&　　美国天文学会亮点官网对本研究成果的介绍&
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