4.2 锂难题

主张‘标准宇宙学模型’理论的学者认为，他们的原初核合成理论在氢和氦的合成理论方面似乎已经取得了“节节胜利”，但是他们也承认，在化学元素锂的合成问题上却出了点“问题”。测量到的锂的丰度总是和理论计算对不上。宇宙中的绝大部分锂元素是以锂-7的形式存在的，剩下的少部分则是以它的同位素锂-6的形式出现。同位素指的是具有相同质子数、不同中子数的同一元素的不同核素。例如，锂-7具有3个质子和4个中子，而锂-6则含有3个质子和3个中子。当天文学家们测量宇宙极早期锂-7的含量时，得到的结果只有理论计算的一个“零头”。更糟糕的是，当他们测量锂-6的含量的时候，得到的结果却比他们原先预计的多了1000倍。这些结果是根据WMAP得到的{zx1}数据，由大爆炸核合成理论计算可以得到，在宇宙早期每1百万个氢原子会对应于大约8万个氦4、10个氘和氦3以及一万分之一个锂7。

不过也并不是所有人都对此惊慌失措。毕竟，恒星内部以及宇宙线和星际气体的碰撞也能产生锂。和许多天体物理学家一样，瑞典乌普萨拉大学的安德鲁斯·科恩（Adreas Korn）怀疑通过更好地了解恒星而不是修改大爆炸理论即可解决这个问题。2006年他的小组使用甚大望远镜研究了18颗处于不同演化阶段的老年恒星。他们发现，恒星内部的物质对流过程会破坏锂元素。在这些老年恒星中锂元素被破坏的数量正好可以填补观测和理论预言之间的空缺。他们目前正计划使用甚大望远镜和凯克望远镜进行更精细的测量来确认这一点。

然而与此同时，锂元素丰度所出现的问题却在不断“恶化”。两年前，现在德国马普天体物理研究所的马丁·阿斯普伦德（Martin Asplund）及其同事在24颗老年恒星中发现了不同寻常的大量锂-6。这样一来，单一个锂元素就出了两个问题。对锂难题，俞允强在‘热大爆炸宇宙学’中只进行简单的讨论，结论是争议很大，不作过多讨论。

在天文观测手段不断完善的今天，锂元素丰度问题的严重性愈加凸显，以致使许多科学家提出现在也许是该对宇宙的组成进行彻底仔细检查的时候了。他们想在大爆炸之后的最初几分钟内引入新的特殊粒子，以此来重写宇宙中化学元素的形成过程。这一想法将对我们已有的对基本粒子、相互作用力乃至宇宙起源的认识产生深远的影响。其它各种各样理论还在不断被提出来，如超对称理论，恒星内部的混合效应等。超对称理论是对目前粒子物理标准模型的扩展，它认为每一种已知的粒子都有一个大质量的伴随粒子。

‘标准宇宙学模型’的拥护者现在把目光都聚焦在了欧洲的大型强子对撞机上。它的主要目的之一就是寻找支持超对称的证据。不过也有学者认为不要过分乐观，因为引力子伴随粒子的相互作用极其微弱。而τ子伴随粒子的质量又很大，大型强子对撞机可能无法直接产生这些粒子。2010年3月３０日大型强子对撞机虽然成功实施了总能量达７万亿电子伏特的质子束流对撞，但似乎并没有达到‘标准宇宙学模型’拥护者的预期目的。

参考文献

53 Matthew Chalmers文，Shea编译 2009-01-01  锂：大爆炸理论的{zh1}疑难？

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54 吴中祥 让荒诞的“大爆炸理论”休矣吧！

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