Σύμφωνα με πείραμα που καταγράφει κοσμικές ακτίνες στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό διαπιστώθηκε ότι το ⁷Li (λίθιο-7) παράγεται κυρίως από τον κατακερματισμό βαρύτερων πυρήνων.

Οι πυρήνες λιθίου είναι από τους σπανιότερους στο ηλιακό μας σύστημα, ωστόσο είναι σχετικά συνηθισμένοι στις κοσμικές ακτίνες. Αποτελούνται από δύο σταθερά ισότοπα το ⁶Li και το ⁷Li, και τα θεωρητικά μοντέλα προτείνουν τρεις ή και περισσότερες πιθανές πηγές τους στο σύμπαν.

Και τα δύο ισότοπα πιστεύεται ότι παράγονται από συγκρούσεις βαρύτερων πυρήνων κοσμικών ακτίνων με την διαστρική ύλη – και γι αυτό ονομάζονται δευτερογενείς κοσμικές ακτίνες. Επιπρόσθετα, το ⁷Li μπορεί να έχει αρχέγονη προέλευση, δηλαδή να έχει παραχθεί στα πρώτα λεπτά μετά την Μεγάλη Έκρηξη, αλλά μπορεί να παραχθεί και αργότερα, από την διάσπαση του ⁷Be με σύλληψη ηλεκτρονίων σε αστροφυσικές πηγές, όπως άστρα χαμηλής μάζας ή καινοφανείς αστέρες.

Η διερεύνηση της κοσμικής προέλευσης του λιθίου απαιτεί βελτιωμένες μετρήσεις των σχετικών ροών των ισοτόπων. Η ερευνητική ομάδα που χρησιμοποιεί το Μαγνητικό Φασματόμετρο Άλφα (AMS-02) στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό δημοσίευσε μια τέτοια μέτρηση με την μεγαλύτερη μέχρι σήμερα ακρίβεια. Το αποτέλεσμα, που βασίζεται σε 2 εκατομμύρια πυρήνες που συλλέχθηκαν σε χρονική περίοδο 12 ετών, επιτρέπει στους ερευνητές να απορρίψουν μια από τις πιθανές πηγές. Ο καθορισμός της προέλευσης του ⁷Li έχει σημαντικό αντίκτυπο στην κατανόηση του σχηματισμού του σύμπαντος και της χημικής του εξέλιξης.

Κάποια ποσότητα λιθίου – η βαρύτερη εκδοχή του, το ⁷Li – σφυρηλατήθηκε κατά τη διάρκεια της Μεγάλης Έκρηξης. Κάποια ποσότητα ⁷Li προήλθε επίσης πολύ αργότερα, απευθείας από άστρα χαμηλής μάζας και σουπερνόβα. Τόσο το ⁶Li όσο και το ⁷Li μπορούν επίσης να παραχθούν όταν βαρύτερα, υψηλής ενέργειας σωματίδια χάνουν πρωτόνια σε συγκρούσεις με σωματίδια στο διαστρικό μέσο. Η μέτρηση των σχετικών ροών των ισοτόπων είναι η καλύτερη ελπίδα ενός αστροφυσικού να καταλάβει ποιο μοντέλο αποτυπώνει την πιο ρεαλιστική εκδοχή της διάδοσης των κοσμικών ακτίνων.

Ο ανιχνευτής AMS-02 χρησιμοποιεί έναν ισχυρό μαγνήτη για να κάμπτει την τροχιά κάθε φορτισμένου σωματιδίου. Ένας ανιχνευτής ακριβείας χαρτογραφεί την τροχιά του σωματιδίου και υπολογίζει την ορμή του ανά πυρηνικό φορτίο – μια ποσότητα γνωστή ως μαγνητική δυσκαμψία (Rigidity). Δύο άλλοι ανιχνευτές μετρούν την ταχύτητα του σωματιδίου. Από την ορμή και την ταχύτητα του σωματιδίου, ο AMS-02 υπολογίζει τη μάζα του. Συσσωρεύοντας μετρήσεις για μεγάλο χρονικό διάστημα, οι συσχετίσεις μεταξύ ⁶Li, ⁷Li και άλλων σπάνιων ισοτόπων γίνονται στατιστικά σημαντικές. Το πείραμα δείχνει ότι τα δύο ισότοπα συμπεριφέρονται πανομοιότυπα για το εύρος μαγνητικής δυσκαμψίας από 7 έως 25 GV (γιγαβόλτ).

Τα ευρήματα δείχνουν ότι τόσο το ⁶Li όσο και το ⁷Li παράγονται από βαρύτερους πυρήνες κοσμικών ακτίνων που συγκρούονται με την διαστρική ύλη. Η ύπαρξη ενός σημαντικού πρωτογενούς συστατικού στη ροή – δηλαδή, λιθίου από τη Μεγάλη Έκρηξη ή τα άστρα – μπορεί επομένως να αποκλειστεί.

πηγές:
1. Lithium Cosmic Rays Are Not Primordial – https://physics.aps.org/articles/v18/s64
2. Properties of Cosmic Lithium Isotopes Measured by the Alpha Magnetic Spectrometer – https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.134.201001

Κατηγορίες:ΔΙΑΣΤΗΜΑ, ΔΙΑΣΤΗΜΙΚΟΣ ΣΤΑΘΜΟΣ, ΚΟΣΜΟΛΟΓΙΑ, ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΑΣΤΡΟΦΥΣΙΚΗ

Ετικέτες: AMS, ΛΙΘΙΟ, PHYSICS