Один из первых химических элементов во Вселенной: физики обнаружили главный источник лития

Исследование опубликовано в Physical Review Letters, пишет Phys.

Литий: очень легкий элемент и имеет два изотопа

• Литий — это третий химический элемент в периодической таблице после водорода и гелия. Считается, что после рождения Вселенной космос был наполнен не только водородом и небольшим количеством гелия, но еще и крошечным количеством лития.
• Литий – это самый легкий элемент из всех металлов. Главное современное применение лития — это производство литий-ионных батарей.
• На Земле литий в основном добывают из минералов.
• Литий имеет два стабильных изотопа – литий-6 и литий-7, причем последний является наиболее распространенным.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Литий и космические лучи

Литий в космосе обычно встречается в космических лучах в виде двух вышеуказанных изотопов, и он имеет решающее значение для понимания происхождения Вселенной и эволюции химических элементов.

Космические лучи – что это?

Космические лучи — это высокоэнергетические заряженные частицы, в основном протоны, но также ядра атомов, которые движутся в космосе со скоростями, близкими к скорости света (300 000 км/с). Космические лучи не являются электромагнитным излучением, то есть светом, поэтому их нельзя увидеть напрямую. Их можно обнаружить с помощью продуктов их взаимодействия с материей.

Происхождение лития

Литий имеет по крайней мере три возможных источника происхождения:

• он был создан в результате столкновений тяжелых ядер космических лучей;
• он был создан во время Большого взрыва, когда родилась Вселенная;
• он был создан в результате распада бериллия в звездах малой массы или при взрывах новых (термоядерных взрыв, возникающий на звездах белых карликах, которые являются остатками звезд, похожих на Солнце).

Откуда все-таки берется литий?

Ядра атомов лития редко встречаются в Солнечной системе, но их много в космических лучах. Физики говорят, что, хотя литий мог быть создан во время Большого взрыва, его количество, предсказанное моделированием, не соответствует тому, что наблюдается в звездах или выводится из данных космических лучей.

Ранее физики измеряли соотношение лития-6 и лития-7, но между измерениями потоков лития и моделями распространения космических лучей наблюдалось несоответствие. Также большинство измерений потоков лития проводились ниже жесткости 1,9 ГэВ.

• Жесткость космических лучей — это мера способности магнитного поля отклонять их траекторию, а также, в широком смысле, показатель энергии космических частиц. Она зависит от энергии и заряда частицы.

Физики решили, что изучение более широких диапазонов жесткости космических лучей может показать истинное происхождение изотопов лития. Ученые использовали данные прибора AMS-02, размещенного на борту Международной космической станции, детекторы которого измеряли потоки космических лучей.

Результаты показали, что литий-6 и литий-7 демонстрируют почти одинаковые изменения во всем диапазоне жесткости космических лучей. Выше жесткости 4 ГэВ изменения во времени соответствовали изменениям других ядер космических лучей.

Это подтверждает теорию о том, что оба стабильных изотопа лития образуются в результате столкновений более тяжелых ядер космических лучей с межзвездной средой. То есть когда космические лучи сталкиваются с ядрами более тяжелых элементов (таких как углерод, азот и кислород) в межзвездном пространстве, они могут выбивать из них фрагменты, включая ядра лития. Таким образом литий скорее всего не был создан в результате Большого взрыва.

Как литий оказался на Земле?

Сейчас считается, что литий был частью протопланетного диска, окружающего более 4,5 млрд лет назад молодое Солнце. Когда в этом диске сформировалась Земля, то она получила литий, который сейчас находится на нашей планете не в чистом виде, а в виде соединений. Дело в том, что литий очень легко вступает в реакцию с другими химическими элементами.

Фокус уже писал о том, в каком порядке формировались планеты Солнечной системы.

Также Фокус писал о том, что физики впервые превратили бозоны в экзотические частицы. Это открытие не только меняет понимание квантовой материи, но и открывает новые возможности для создания будущих квантовых технологий.