Das „Lithium-Problem“ bezieht sich auf die Tatsache, dass Sterne mit sehr geringer Metallizität ein Li/H-Verhältnis zu haben scheinen, das etwa ein Drittel des erwarteten beträgt. Das Verhältnis sollte das gleiche sein wie die Vorhersage aus der Urknall-Nukleosynthesetheorie. Ein möglicherweise damit zusammenhängendes Problem ist, dass das ⁶Li/⁷Li-Verhältnis mehrere Größenordnungen zu hoch ist.
Es gibt keinen absoluten Konsens und nichts zweifelsfrei bewiesen, aber es gibt Lieblingserklärungen.
Die Diskrepanz zwischen der vorhergesagten Urknall-Nukleosynthesehäufigkeit von Lithium 7 und dem gemessenen Wert kann wie folgt zusammengefasst werden.
Wenn wir das nehmen, was wir über die baryonische Massendichte des Universums und die Hubble-Konstante wissen, erhalten wir ein in sich stimmiges Bild zwischen dem kosmischen Mikrowellenhintergrund, Beobachtungen der Galaxienrezession usw. und den geschätzten primordialen Häufigkeiten von Helium und Deuterium.
Das Problem entsteht, weil dieselben kosmologischen Parameter eine primordiale Lithiumhäufigkeit von vorhersagen , ausgedrückt als Verhältnis zur Wasserstoffhäufigkeit.
Andererseits deuten Messungen der Li-Häufigkeit in den Photosphären der ältesten Sterne (auch bekannt als „Halo-Sterne“) in unserer Galaxie darauf hin, dass die ursprüngliche Häufigkeit ungefähr war .
Der Unterschied von Faktor 2-3 zwischen diesen Zahlen entspricht etwa dem 4-5-fachen der Messgenauigkeit . Das ist das sogenannte „Lithium-Problem“.
Die möglichen Lösungen werden von Fields (2012) überprüft . Sie fallen in die folgenden Kategorien.
Astrophysikalische Lösungen - dass wir unsere Messungen der Li-Häufigkeiten aufgrund eines unvollkommenen Verständnisses der Atmosphären von Sternen mit geringer Metallizität nicht verstehen; oder dass wir innere Mischmechanismen nicht verstehen, was bedeutet, dass wir in der Photosphäre Material sehen, das aus dem Inneren nach oben gemischt wurde, wo das Li in Kernreaktionen aufgebraucht wurde.
Kernphysik - vielleicht sind die Angaben zu den Reaktionsraten und Wirkungsquerschnitten im Urknallmodell schief? Hier gibt es noch einige erhebliche Unsicherheiten, die noch zu beseitigen sind, aber als eher unwahrscheinliche Lösungen angesehen werden.
Ergänzungen zum Standard-Big-Bang-Modell. Dazu gehören Dinge wie die inhomogene Nukleosynthese im frühen Universum – dh dass es schon in diesem frühen Stadium klumpig war. Andere Möglichkeiten umfassen die Möglichkeit, dass die Gleichgewichtsreaktionen bei der Urknall-Nukleosynthese durch den Zerfall massiver Teilchen der Dunklen Materie gestört wurden.
Daher gibt es viele Ideen, um dieses Problem zu lösen, und andere Ideen, die darauf hindeuten, dass es nicht so sehr ein Problem ist, sondern dass wir die Messungen nicht richtig durchführen können.
EDIT: Update 18.11.19 von der Konferenz „Lithium in the Universe“ in Frascati, Rom.
Nachdem ich einige Überprüfungsgespräche über das Problem geführt habe, kann ich die Fortschritte wie folgt zusammenfassen:
Erklärung 2 (Kernphysik) ist tot. Alle Möglichkeiten scheinen erkundet zu werden, und die wahrscheinlich verbleibenden Unsicherheiten liegen bei 10 %.
Es wurden jedoch auch die folgenden Möglichkeiten diskutiert.
Vielleicht haben sich die Fundamentalkonstanten mit der Zeit geändert, was zu etwas unterschiedlichen Bindungsenergieunterschieden zwischen verschiedenen Kernen geführt hat? Scherrer & Scherrer (2017) diskutieren beispielsweise ein Szenario, in dem sich der Massenunterschied zwischen 2 He-Kernen und einem 8Be-Kern mit der Zeit so ändert, dass während der Urknall-Nukleosynthese viel 8Be produziert wird, aber später wieder in He zerfällt. Dies ändert nichts an der aus heutigen Beobachtungen abgeleiteten ursprünglichen He-Häufigkeit, aber die Entfernung von He in frühen Epochen führt zu einer geringeren Produktion von 7Li.
Inhomogene Magnetfelder, die im frühen Universum zu einer erheblichen Energiedichte beitrugen, könnten zu Temperaturschwankungen in der Epoche der Nukleosynthese geführt haben. Solche Schwankungen könnten die vorhergesagten Li-Häufigkeiten etwas reduzieren, aber sie verändern auch die vorhergesagte Deuterium-Häufigkeit und dies würde nicht zu den jetzt recht genauen Messungen der primordialen D-Häufigkeit und des Planck-Wertes passen .
Es wurde die Hypothese aufgestellt, dass Magnetfelder beim Filtern, wie viel ursprüngliches Li in die Strukturen gelangt, die Galaxien bilden, eine Rolle spielen können. dh es gibt eine Art chemische Differenzierung, die verursacht wird, wenn ein Gradient der magnetischen Feldstärke rechtwinklig zum magnetischen Feld vorhanden ist. Dies beschleunigt Ionen den Gradienten hinab und möglicherweise weg von der Bildung von Strukturen. Da Li im frühen Universum leicht ionisiert wird (im Vergleich zu H und He), könnte dies dazu führen, dass das Gas, das die ersten Sterne bildete, Li-arm ist.
Am Ende des Meetings wurden die Teilnehmer (zum Spaß) gebeten, über die ihrer Meinung nach wahrscheinlichste Lösung abzustimmen. #1 war Erster, #3 ein entfernter Zweiter.
zibadawa timmy
Eubie Drew