|
Тайна происхождения лития-7
|
|
|
|
Происхождение лития (Li), третьего элемента периодической таблицы Менделеева, долгое время было покрыто тайной. Этот элемент, обычно встречающийся в космических лучах в виде двух стабильных изотопов, 6Li и 7Li, имеет решающее значение для понимания происхождения Вселенной и эволюции ее химических элементов.
|
|
|
|
В недавнем исследовании международная группа исследователей использовала Альфа-магнитный спектрометр (AMS-02) на борту Международной космической станции для измерения потоков космических лучей 6Li и 7Li на основе данных, собранных с мая 2011 по октябрь 2023 года.
|
|
|
|
Основываясь на информации о более чем 2 миллионах ядер, собранной за 12 лет, команда сформулировала гипотезу, которая подтверждает одно из возможных объяснений происхождения лития и в то же время ставит под сомнение другое, ранее принятое объяснение. Результаты опубликованы в Physical Review Letters.
|
|
|
|
Литий имеет по меньшей мере три возможных источника происхождения: образуется в результате столкновений ядер более тяжелых космических лучей, возникших во время Большого взрыва, и образуется в результате распада бериллия (7Be) в звездах с низкой массой или новых звездах.
|
|
|
|
|
|
|
Несмотря на многообразие происхождения, ядра Li редки в нашей Солнечной системе, но довольно часто встречаются в космических лучах. Оба изотопа могут быть связаны со столкновениями космических лучей, хотя некоторые исследования предполагают, что 7Li также может иметь первичное происхождение в результате Большого взрыва. Однако количество 7Li, предсказанное методом нуклеосинтеза при Большом взрыве, не соответствует тому, что наблюдается в звездах или выводится из данных о космических лучах.
|
|
|
|
За последние 50 лет в нескольких экспериментах было измерено соотношение 7Li/6Li, но было обнаружено несоответствие между предыдущими измерениями потока лития и современными моделями распространения космических лучей.
|
|
|
|
Кроме того, большинство расчетов потока изотопов лития проводились с жесткостью ниже 1,9 ГВт — показателя того, насколько сильно частица сопротивляется отклонению под действием магнитных полей, определяемого как импульс, приходящийся на заряд ядра.
|
|
|
|
Исследователи, проводившие это исследование, полагали, что более пристальный взгляд на эти расхождения в более широком диапазоне жесткости может помочь прояснить происхождение изотопов Li. Для достижения этой цели они провели измерения с беспрецедентной точностью в диапазоне жесткости от 1,9 до 25 ГВ, собрав данные с ядер размером 9,7*10^5 6Li и 1,04*10^6 7Li.
|
|
|
|
Данные накапливались в течение 12 лет с помощью AMS-02, устройства, состоящего из переохлажденного магнита, который создает однородное магнитное поле для изменения траекторий заряженных космических частиц, когда они проходят через пять различных детекторов.
|
|
|
|
Результаты показали, что как для 6Li, так и для 7Li наблюдались почти одинаковые временные колебания во всем диапазоне жесткости. Выше 4 ГВ временные колебания соответствовали изменениям других ядер космических лучей - гелия, углерода, азота и кислорода.
|
|
|
|
Изотопы также показали одинаковую зависимость жесткости при 7 ГВ, что убедительно подтверждает гипотезу о том, что оба стабильных изотопа образуются в результате столкновений ядер более тяжелых космических лучей с межзвездной средой и исключает наличие значительного первичного источника 7Li в потоке.
|
|
|
|
Это исследование затрагивает фундаментальные вопросы о происхождении элементов и прокладывает путь к более глубокому пониманию окружающей среды, связанной с космическими лучами, что имеет решающее значение для продвижения космических исследований и обеспечения безопасности астронавтов.
|
|
|
|
Источник
|
