Ada perbedaan yang signifikan antara jumlah lithium teoretis dan yang diamati di alam semesta kita. Masalah ini dikenal sebagai masalah kosmologi litium dan telah menghantui kosmolog selama beberapa dekade. Para peneliti sekarang telah mempersempit perbedaan ini sekitar 10% berkat percobaan baru pada proses nuklir yang bertanggung jawab untuk menciptakan litium. Penelitian ini dapat menunjukkan jalan menuju pemahaman yang lebih lengkap tentang alam semesta awal.
Ada pepatah terkenal bahwa "dalam teori, teori dan praktik adalah satu dan sama. Dalam praktiknya, tidak demikian." Hal ini berlaku di semua bidang akademis, tetapi khususnya dalam kosmologi, studi tentang seluruh alam semesta, di mana apa yang menurut kita seharusnya kita lihat dan apa yang sebenarnya kita lihat tidak selalu cocok. Ini sebagian besar disebabkan oleh fakta bahwa banyak fenomena kosmologis sulit dipelajari karena tidak dapat diakses. Fenomena kosmologis biasanya tidak dapat kita akses karena jaraknya yang sangat jauh, atau sering terjadi bahkan sebelum otak manusia berevolusi untuk memedulikannya – seperti dalam kasus Big Bang.
Project Associate Professor Seiya Hayakawa dan Dosen Hidetoshi Yamaguchi dari Pusat Penelitian Nuklir Universitas Tokyo dan tim internasional mereka secara khusus tertarik pada satu bidang kosmologi di mana teori dan pengamatan sangat berbeda, yaitu Kmasalah osmologi litium (KLP). Teori tersebut memperkirakan bahwa beberapa saat setelah Big Bang, yang menciptakan semua materi di kosmos, kandungan litium seharusnya sekitar tiga kali lebih besar dari yang sebenarnya kita amati.
"13,7 miliar tahun yang lalu, ketika materi bergabung dari energi Big Bang, unsur-unsur ringan yang kita kenal -- hidrogen, helium, litium, dan berilium -- terbentuk dalam proses yang kita sebut Nukleosintesis Big Bang (BBN),” kata Hayakawa. “Namun, BBN bukanlah rangkaian peristiwa langsung di mana satu hal berubah menjadi hal lain. Faktanya, ini adalah jaringan proses yang kompleks di mana campuran proton dan neutron menciptakan inti atom, dan beberapa di antaranya meluruh menjadi inti lainnya. Misalnya, kandungan salah satu bentuk litium atau isotop - litium-7 - sebagian besar merupakan hasil produksi dan peluruhan berilium-7. Tapi itu ditaksir terlalu tinggi secara teoritis, atau diremehkan dalam kenyataan, atau kombinasi dari kedua faktor ini. Ini perlu diselesaikan untuk benar-benar memahami apa yang terjadi kemudian."
Lithium-7 adalah isotop lithium yang paling umum, terhitung 92,5% dari semua isotop yang diamati. Namun, meskipun model BBN yang diterima memprediksi kelimpahan relatif dari semua elemen yang terlibat dalam BBN dengan akurasi yang luar biasa, kelimpahan yang diharapkan dari litium-7 sekitar tiga kali lebih besar dari yang sebenarnya diamati. Artinya ada celah dalam pengetahuan kita tentang pembentukan alam semesta awal. Ada beberapa pendekatan teoretis dan observasional yang bertujuan untuk memecahkan masalah ini, tetapi Hayakawa dan timnya memodelkan kondisi selama BBN menggunakan pancaran partikel, detektor, dan metode observasi yang dikenal sebagai kuda Troya.
“Kami dengan hati-hati mempelajari salah satu reaksi BBN, ketika berilium-7 dan peluruhan neutron menjadi litium-7 dan proton. Tingkat lithium-7 yang diperoleh sedikit lebih rendah dari yang diharapkan, sekitar 10%, kata Hayakawa. - Reaksi ini sangat sulit diamati, karena berilium-7 dan neutron tidak stabil. Jadi kami menggunakan deuteron, inti hidrogen dengan neutron ekstra, sebagai wadah untuk mengangkut neutron ke berkas berilium-7 tanpa mengganggunya. Ini adalah teknik unik yang dikembangkan oleh kelompok Italia yang bekerja sama dengan kami, di mana deuteron seperti kuda Troya dalam mitos Yunani, dan neutron adalah seorang prajurit yang masuk ke kota Troy yang tak tertembus tanpa mengganggu penjaga ( tanpa mendestabilisasi sampel). Berkat hasil eksperimen baru, kami dapat menawarkan tugas yang sedikit lebih mudah bagi peneliti teoretis masa depan saat mencoba memecahkan CLP."
Baca juga:
terjemahannya agak omong kosong