In de afgelopen decennia is wetenschappers hebben geworsteld met een probleem met betrekking tot de oerknaltheorie. De oerknaltheorie suggereert dat er drie keer zoveel lithium zou moeten zijn als we kunnen waarnemen. Waarom is er zo'n discrepantie tussen voorspelling en observatie?

Om op dat probleem in te gaan, laten we een beetje achteruit gaan.

De oerknaltheorie (BBT) wordt goed ondersteund door meerdere bewijslijnen en theorie. Het wordt algemeen aanvaard als de verklaring voor hoe het universum begon. Drie belangrijke bewijsstukken ondersteunen de BBT:

• waarnemingen van de kosmische microgolfachtergrond
• ons groeiend begrip van de grootschalige structuur van het universum
• grove overeenkomst tussen berekeningen en waarnemingen van de overvloed aan oerlichtkernen (probeer dit NIET drie keer snel achter elkaar te zeggen!)

Maar de BBT heeft nog wat knagende vragen.

Het ontbrekende lithiumprobleem is gecentreerd rond de vroegste stadia van het heelal:van ongeveer 10 seconden tot 20 minuten na de oerknal. Het heelal was superheet en het dijde snel uit. Dit was het begin van wat het Photon Epoch wordt genoemd.

In die tijd, atoomkernen gevormd door nucleosynthese. Maar de extreme hitte die het universum domineerde, verhinderde dat de kernen zich met elektronen combineerden om atomen te vormen. Het universum was een plasma van kernen, elektronen, en fotonen.

Alleen de lichtste kernen werden in deze tijd gevormd, inclusief het grootste deel van het helium in het heelal, en kleine hoeveelheden andere lichte nucliden, zoals deuterium en onze vriend lithium. Voor het grootste gedeelte, zwaardere elementen werden pas gevormd toen sterren verschenen, en nam de rol van nucleosynthese op zich.

Het probleem is dat ons begrip van de oerknal ons vertelt dat er drie keer zoveel lithium zou moeten zijn als er is. De BBT heeft gelijk als het gaat om andere oerkernen. Onze waarnemingen van primordiaal helium en deuterium komen overeen met de voorspellingen van de BBT. Tot dusver, wetenschappers hebben deze inconsistentie niet kunnen oplossen.

Maar een nieuw artikel van onderzoekers in China heeft de puzzel mogelijk opgelost.

Een aanname in de oerknal-nucleosynthese is dat alle kernen in thermodynamisch evenwicht zijn, en dat hun snelheden overeenkomen met wat de klassieke Maxwell-Boltzmann-verdeling wordt genoemd. Maar de Maxwell-Boltzmann beschrijft wat er gebeurt in wat een ideaal gas wordt genoemd. Echte gassen kunnen zich anders gedragen, en dit is wat de onderzoekers voorstellen:dat kernen in het plasma van de vroege fotonperiode van het heelal zich iets anders gedroegen dan gedacht.

De auteurs pasten zogenaamde niet-uitgebreide statistieken toe om het probleem op te lossen. In de grafiek hierboven, de stippellijnen van het model van de auteur voorspellen een lagere abundantie van de berylliumisotoop. Dit is de sleutel, omdat beryllium in lithium vervalt. Ook belangrijk is dat de resulterende hoeveelheid lithium, en van de andere lichtere kernen, nu voldoen ze allemaal aan de hoeveelheden voorspeld door de Maxwell-Boltzmann-verdeling. Het is een eureka-moment voor liefhebbers van kosmologie.

Wat dit allemaal betekent, is dat wetenschappers nu nauwkeurig de overvloed in het oeruniversum van de drie oerkernen kunnen voorspellen:helium, deuterium, en lithium. Zonder enige discrepantie, en zonder enig ontbrekend lithium.

Dit is hoe de wetenschap problemen wegslijpt, en als de auteurs van het artikel gelijk hebben, dan valideert het verder de oerknaltheorie, en brengt ons een stap dichter bij het begrijpen hoe ons universum werd gevormd.