宇宙六元素之谜：锂6元素何处来

在意大利的一座山的深处，科学家们进行了实验，验证了宇宙组成的奥秘：为什么观测到的锂6的量与理论预测的来自大爆炸后产生的锂6元素的量之间差异如此大。这个国际研究小组在格兰萨索的地下核天体物理学实验室（LUNA）工作，首次测量了在类似宇宙刚诞生几分钟时锂6产生的速度。实验结果显示，实际上，几乎所有的锂6都是在大爆炸之后产生的，这是当前的核合成理论无法解释的。

早在恒星和星系开始形成之前的早期宇宙中，只有三个基础元素存在，它们是氢、氦、锂。根据大爆炸核合成理论（BBN），在大爆炸开始之前的几分钟，锂与质子和中子结合，形成了这三个基础元素。然而，这个理论难以区分稳定的锂同位素锂6和锂7之间的差异。

对于锂7而言，观测数据表明宇宙中的锂7元素比BBN理论预测的少得多。而且实验证实了这个理论的缺陷。现在，科学家们将注意力转向占地球上所有锂元素7%的锂同位素锂6。

BBN理论预测，在早期宇宙中的“金属贫瘠”恒星中，锂6元素应该占据锂原子核中五万分之一的数量。然而观察表明，在类似的恒星中，锂6元素的丰富度高出一千倍以上。于是问题在于，是计算还是观察出现了错误。

BBN理论认为，锂6元素的产生是由氘（氢2）与氦4的碰撞后的核聚变引起的。通过在LUNA使用40万伏的加速器，科学家们研究了早期宇宙中发生的这种碰撞能量下的相互作用。通过向氘气靶发射氦4核束，并监测伽马射线的碰撞，他们发现这是与锂6的产生相关的。

这个实验面临着很大挑战，因为锂6元素的产生概率非常低，而且必须拿出来与其他辐射相区分。通过将实验设在地下并采取其他措施，科学家们设法最小化背景信号的干扰。

经过分析实验结果，研究小组计算了由核聚变产生的锂6元素的速率，发现这一速率与预期的数值相同。其后，他们使用BBN理论计算了早期宇宙中锂6元素和锂7元素的比例，结果与先前的预估结果相同。贝默勒说，尽管存在小的误差，但这种观测结果仍然使得对于金属贫瘠恒星中的高丰度锂6元素的观测变得更加神秘。

至于宇宙中绝大多数锂6元素的来源，最新测量结果进一步证明了锂6元素在早期宇宙中不可能是人为伪造的。科学家们提出了一些可能性，例如锂同位素在恒星耀斑中的产生，以及在未知物理过程中过量产生了锂6元素。这可能为超越粒子物理学标准模型的物理学研究提供新的线索。