鋰元素比重證實“宇宙大爆炸理論”(上)
通過使用強大功能的望遠鏡,一支國際科學(xué)團隊證實了宇宙大爆炸的發(fā)生符合理論模型的預(yù)測,科學(xué)家破解了一個困惑物理學(xué)家和天文學(xué)20年的謎題,《天文學(xué)和天體物理學(xué)》雜志刊載了科學(xué)團隊的研究成果。當理論預(yù)測和實際觀測不一致時,或者是理論預(yù)測的不足,或者是實際觀測的偏差,理論與觀測的不一致可能形成長期徘徊在科學(xué)天空的“烏云”,宇宙大爆炸理論經(jīng)過了多次檢驗,過去的觀測可能有偏差,但科學(xué)團隊的精確觀測糾正了過去的偏差,再次證明了宇宙大爆炸理論的正確性。
天文學(xué)家過去對銀河系內(nèi)的古老恒星進行了鋰同位素含量的測定,但實際觀測和理論計算之間有明顯的偏差,元素鋰—6的含量比理論計算多出了大約200倍,元素鋰—7的含量比理論計算少出了大約3到5倍,或者是宇宙大爆炸的核合成理論值得懷疑,或者是過去的測定存在偏差,兩者偏差是一個棘手的問題,妨礙了天文學(xué)家對早期宇宙演變的理解,科學(xué)家一是要找到兩者偏離的原因,二是要化解兩者的差異,消除某些奇異物理學(xué)的誤讀,取消那些沒有實質(zhì)性作用的觀測,天文學(xué)家有必要重新審視和開啟鋰同位素豐度的測定。

劍橋大學(xué)的研究人員卡林·林德帶領(lǐng)了一支國際化的科學(xué)團隊,在精確測定的基礎(chǔ)上證實了科學(xué)界的一種懷疑,幾十年來,一直沿用至今的觀測數(shù)據(jù)和分析方法有明顯的漏洞,原因在于過去的測量精度不夠或過去的分析方法過于簡單。科學(xué)團隊使用了W.M凱克天文臺的10米口徑望遠鏡,應(yīng)用了高水準的恒星大氣分析模型,測定了銀河系內(nèi)古老恒星的元素含量,鋰同位素含量的測量結(jié)果表明,理論模型的預(yù)測和實際觀測的結(jié)果相同,從宇宙大爆炸的核聚變理論(BBN)預(yù)測了鋰—6和鋰—7的比值,預(yù)測的結(jié)果與精確測定的數(shù)據(jù)保持了一致性,早期宇宙的演變符合宇宙大爆炸理論的預(yù)期。
20世紀20年代,埃德溫·哈勃發(fā)現(xiàn)了宇宙膨脹的現(xiàn)象,隨后的一系列觀測成果證實了哈勃的發(fā)現(xiàn),從目前的宇宙膨脹狀態(tài)可以推測宇宙的過去,大約在138億年以前,宇宙起始于一次“開天辟地”的大爆炸,太空中無處不在的微波背景輻射提供了宇宙大爆炸理論的最好證據(jù),除了觀測宇宙微波背景輻射的手段,在宇宙大爆炸核聚變理論的基礎(chǔ)上,科學(xué)家測量了宇宙輕元素的含量或豐度,氫和氦元素含量的測定值與理論的預(yù)期基本相同,科學(xué)團隊再次證明了宇宙大爆炸標準模型的正確性。對比化學(xué)元素豐度的預(yù)測值和觀測值,這是檢驗宇宙標準模型的關(guān)鍵因素之一,科學(xué)團隊在后續(xù)檢驗中證實了宇宙標準模型的有效性。
科學(xué)團隊的觀測結(jié)果鞏固了宇宙微波背景輻射和宇宙大膨脹理論的基礎(chǔ),兩大理論構(gòu)筑了宇宙學(xué)標準理論的基石,目前沒有其它的理論與之抗衡,但人們不能認為其它宇宙學(xué)理論失去了科學(xué)的價值??茖W(xué)團隊的觀測消除了理論預(yù)期和過去實際觀測結(jié)果的偏差狀態(tài),重新確立了宇宙標準模型的核聚變理論(BBN)與鋰元素豐度的一致性。天文學(xué)家過去對古老恒星中的鋰—6和鋰—7同位素以及其它化學(xué)元素含量的測量值出現(xiàn)了偏差,科學(xué)家為此困惑了20多年。

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