«Литиевую загадку» Большого взрыва объяснили неизвестными частицами

Почти все химические элементы появились в «термоядерных реакторах» звезд и сверхновых. Большой взрыв подготовил лишь топливо для них: несколько легчайших элементов. Львиная доля пришлась на водород, который до сих пор (и с большим отрывом) остается самым распространенным во Вселенной. Однако в небольших количествах и гелий, и бериллий, и литий образовались тогда же.

Теоретики с неплохой точностью объяснили, почему они сформировались в том или ином количестве. За одним исключением: содержание во Вселенной лития современным моделям предсказать не удается. Скажем, изотопа лития-7 втрое меньше, чем получается в теории, а лития-6 – на несколько порядков больше. Эта нестыковка остается настоящей головной болью космологии: «подогнать» модели Большого взрыва под нее не удается, а некоторые подходящие объяснения ставят под вопрос сам Большой взрыв.

Впрочем, недавно работающий в канадском Институте Периметра астрофизик Максим Поспелов и его коллеги из США предложили способ объяснить «литиевую загадку», сохранив в целости и Большой взрыв. Их работу публикует журнал Physical Review Letters.

По мнению ученых, винить во всем стоит пока неизвестные частицы – легкие, незаряженные, короткоживущие, они, однако, способны взаимодействовать с кварками, которые складывают нейтроны и протоны ядер. Модель, предложенная Поспеловым и его соавторами, описывает частицу, которая в эпоху сразу после Большого взрыва могла повлиять лишь на формирование лития, не затронув «нормальные» темпы образования других легких элементов.

Практически весь литий в то время образовался при распаде бериллия. Однако частицы массой между 2 и 20 МэВ (в 4–40 раз тяжелее электронов) могли вмешиваться в этот процесс, взаимодействуя с бериллием и разрушая его на более мелкие фрагменты, неспособные произвести литий. При этом такие частицы могли существовать от 100 до 10 тыс. секунд, быстро распадаясь сами и не успев оказать серьезного влияния на другие процессы.