近代物理所等在大爆炸锂丰度问题研究中取得进展

大爆炸是目前描述宇宙起源和演化最好的理论。特别是得到宇宙微波背景辐射的印证后，大爆炸理论更深入人心。大爆炸理论认为宇宙起源于一个辐射主宰的快速膨胀（图1），随着宇宙不断膨胀冷却，初期核合成在大爆炸开始半小时后就已结束，产生氢、氦、锂几种初期核素。其中D，3He，4He丰度的预测值与天文观测值符合地很好，唯独7Li的预测值是天文观测值的3倍，被称为大爆炸锂丰度问题。在过去几十年，天体物理界和核物理界的科学家们一直试图解决该问题。

近日，由中国科学院近代物理研究所和中科院国家天文台主导，联合西班牙加泰罗尼亚理工大学、西班牙加泰罗尼亚空间研究所、日本东京大学、日本国立天文台、北京航空航天大学、美国圣母大学、美国德克萨斯农工大学康莫斯分校等7家单位的核天体同行，利用非广延统计（Tsallis 统计）提出一种解决大爆炸锂丰度问题的新方案。研究发现，当非广延参数q的值在1.069≤q≤1.082范围内，即可解释大爆炸锂丰度的观察结果（图2）。

相关研究成果发表在《天体物理杂志》上。

　　图1.起源于宇宙大爆炸（箭头起始处）的宇宙随时间（红色箭头方向）的演化意念图，该图来自T. Kajino教授对NASA原图的修改。

　　图2.红色曲线表示计算的原初丰度值随非广延参数值q的变化曲线。阴影水平带表示天文观测的丰度值带一个σ的误差。深蓝色垂直带表示天文观测值限制的非广延统计参数q的取值范围:1.069≤q≤1.082。此处的4He的丰度表示质量分数。