Solucionando el problema del litio en la teoría del Big Bang
6/3/2017 de AAS NOVA / The Astrophysical Journal
Ilustración de artista de la evolución del Universo, con el tiempo que fluye hacia la derecha en la dirección de la flecha. La teoría del Big Bang es el modelo del Universo más ampliamente aceptado, aunque todavía tienen algunos problemas. Crédito: NASA.
Según la teoría del Big Bang el Universo se expandió rápidamente desde un estado de densidad y temperatura muy altas dominado por radiación. Esta teoría ha sido corroborada una y otra vez: el descubrimiento de la radiación del fondo cósmico de microondas y las observaciones de las estructuras a gran escala del Universo apoyan muy bien la teoría del Big Bang, por ejemplo. Pero aún persiste un punto conflictivo molesto: la abundancia del litio.
Según la teoría de la nucleosíntesis en el Big Bang, la nucleosíntesis primordial tuvo lugar durante la primera media hora de existencia del Universo. Esto produjo la mayor parte del helio del Universo, y cantidades pequeñas de otros núcleos más ligeros, incluyendo el deuterio y el litio. Pero aunque las predicciones encajan con las abundancias de deuterio y litio observadas, la teoría de la nucleosíntesis predice que la abundancia de litio tendría que ser tres veces mayor. Esta inconsistencia es conocida como el «problema del litio cosmológico» y los intentos de solucionarla con astrofísica convencional y física nuclear de las últimas décadas no han tenido éxito.
Ahora un equipo de investigadores dirigido por Suqing Hou (Academia China de Ciencias) propone una solución elegante para este problema. Han cuestionado una hipótesis clave de la teoría de nucleosíntesis del Big Bang: que los núcleos involucrados en los procesos se hallan en equilibrio y sus velocidades, que determinan la velocidad de las reacciones termonucleares, siguen la distribución clásica de Maxwell-Boltzmann.
Hou y sus colaboradores proponen que los núcleos de litio no obedecen a la distribución clásica en el plasma caliente, complejo y en rápida expansión del Big Bang, sino que siguen una versión ligeramente modificada. Utilizando las distribuciones de velocidad modificadas, estos investigadores predicen con éxito las abundancias primordiales observadas de deuterio, helio y litio simultáneamente. Si esta solución es correcta, el Big Bang se halla un paso más cerca de describir por completo la formación de nuestro Universo.
