中圆原子饿科研宠院 7= China Institute of Atomic Energy 原初锂丰度研究进展 锂元素的来源 ●研究锂元素及其丰度的意义 国际上的研究现状、锂难题 解决锂难题的办法及我们的工作 报告总结 中国原子能科学研究院 李志宏
中国原子能科学研究院 李志宏 原初锂丰度研究进展 •锂元素的来源 •研究锂元素及其丰度的意义 •国际上的研究现状、锂难题 •解决锂难题的办法及我们的工作 •报告总结
锂元素从何而来? 大爆炸或是恒星中合成? Li、Be、B三种元素及其同位 素的比结合能都比临进的元 素 谷类茶能底为比 锂元表是大爆炸时合成的,是…^ 由大爆炸核合成理论计算可以 得到75%的氢、24.9%的氦 筑/氢为2.64×105,行H为 4.22×1010。 i与Ti的比例大概为10-5 5,1,11,⊥,⊥⊥⊥⊥ 1028262422201816-14 中国原子能科学研究院
中国原子能科学研究院 李志宏 锂元素从何而来？ ✦ 大爆炸或是恒星中合成？ ✦ Li、Be、B三种元素及其同位 素的比结合能都比临近的元素 较小，很容易放出能量成为比 结合能大的元素。 ✦ 锂元素是大爆炸时合成的，是 大爆炸的“遗迹”。 ✦ 由大爆炸核合成理论计算可以 得到75％的氢、24.9％的氦， 氘/氢为2.64×10-5 ， 7Li/H为 4.22×10-10 。 ✦ 6Li与7Li的比例大概为10－5
大爆炸核合成产生的元素丰度 1e+00 TTTT 1e+00 le-01 n le-01 le-02 1e-02 1e-03 1e-03 le-04 u le-04 1e-05 L 1e-06 1e-07 1e07 1e08 1e-08 le-09 1e-09 1e-10k le-10 1e-11 le-11 le-12 1e-12 le-13 le-13 1e-141 le-14 100 10 0.1 Temperature [10K 中国原子能科学研究院 李志宏
中国原子能科学研究院 李志宏 大爆炸核合成产生的元素丰度
锂难题 Calculation: History of the Universe YD~0.248 D/H~2.64.10 He/H 1.06.10-5 7LI/H 4.22.10-10 N6 10-5 Observation Yp~0.249±0.009(oe& Skillman2004) DH~2.78+044 0.38(Kirkman et al. 2003) 3He/h Li/H~123+03·10-10( Ryan et al.200 Li//L i 10-20 i的含量只有大爆炸核合成理论言的三分之。大爆炸核合成模型错了吗? +i的含量比预言的高100倍。 中国原子能科学研究院 李志宏
中国原子能科学研究院 李志宏 锂难题 ✦ 7Li的含量只有大爆炸核合成理论预言的三分之一。 ✦ 6Li的含量比预言的高1000倍。 大爆炸核合成模型错了吗？
大爆炸模型是错误的吗? “如果锂丰度的偏差确实存在而且无法找到合理的天体物理解释的 话,那我们的麻烦就大了”美国俄亥俄州立大学的天文学家加里·斯 泰格曼说。 测量有问题?原因是i的光谱信号会和更普遍的的光谱信号交叠在 起,而且后者的强度是前者的20倍。 阿斯普伦德的小组使用更高分辨的望远镜又观测了10颗恒星。目前他 得到的结果更糟,许多恒星的i含量甚至比第一批观测的还要高。 +研究超对称的粒子物理学家比较高兴,他们认为只有引入新的粒子才 能解决锂的丰度问题。2004年法国蒙彼利埃大学的卡尔斯顿·让达齐 克发现,如果在宇宙的最初几分钟内传播引力的引力子具有伴随粒子 的话,那么这些伴随粒子的衰变就会影响中子和质子之间的相互作 用,从而可以 箭双雕”地解决i和冮i的问题。阿斯普伦德说,有 个粒子物理学家甚至告诉他,句丰度的观测结果“也许是现今支持 超对称的最强有力证据”。 也许真相很快就能大白于天下。有科学家提出,其实没有必要为了锂 元素问题争得面红耳赤,也许一年之内谁是谁非就能见分晓了。现在 全世界的目光都聚焦在了欧洲的大型强子对撞机上,它的主要目的之 就是寻找支持超对称的证据 中国原子能科学研究院 李志宏
中国原子能科学研究院 李志宏 大爆炸模型是错误的吗？ ✦ “如果锂丰度的偏差确实存在而且无法找到合理的天体物理解释的 话，那我们的麻烦就大了”美国俄亥俄州立大学的天文学家加里·斯 泰格曼说。 ✦ 测量有问题？原因是6Li的光谱信号会和更普遍的7Li的光谱信号交叠在 一起，而且后者的强度是前者的20倍。 ✦ 阿斯普伦德的小组使用更高分辨的望远镜又观测了10颗恒星。目前他 们得到的结果更糟，许多恒星的6Li含量甚至比第一批观测的还要高。 ✦ 研究超对称的粒子物理学家比较高兴，他们认为只有引入新的粒子才 能解决锂的丰度问题。2004年法国蒙彼利埃大学的卡尔斯顿·让达齐 克发现，如果在宇宙的最初几分钟内传播引力的引力子具有伴随粒子 的话，那么这些伴随粒子的衰变就会影响中子和质子之间的相互作 用，从而可以“一箭双雕”地解决6Li和7Li的问题。阿斯普伦德说，有 一个粒子物理学家甚至告诉他，6Li丰度的观测结果“也许是现今支持 超对称的最强有力证据”。 ✦ 也许真相很快就能大白于天下。有科学家提出，其实没有必要为了锂 元素问题争得面红耳赤，也许一年之内谁是谁非就能见分晓了。现在 全世界的目光都聚焦在了欧洲的大型强子对撞机上，它的主要目的之 一就是寻找支持超对称的证据
从核物理方面解决锂难题的途径 (d, p) e SHe ipr同d (d, n) (d, p) d e 中国原子能科学研究院 李志宏
中国原子能科学研究院 李志宏 从核物理方面解决锂难题的途径
在串列加速器上完成的核反应测量 Li(Li, Li)Li= Li(n, Y)Li 6He(d, n)'Li=6He(p, Y)'Li ISC(Li, Be) 2B=>Li(p,Y)Be ISC(Li, Li)C=Li(n,yLi +Li(d,p)Li→i(n,y)Li 二极磁铁 初级气体 sLi(d,n)Be→Li(p,yBe 13C(Be, Li)4N=Li(p,Y)%Be SLi(p, d)'Li, He(p, n)Li, Li(p, t)Li tm 中国原子能科学研究院 李志宏
中国原子能科学研究院 李志宏 在串列加速器上完成的核反应测量 ✦ 7Li(6Li,7Li)6Li ⇒ 6Li(n,γ)7Li ✦ 6He(d,n)7Li ⇒ 6He(p,γ)7Li ✦ 13C(6Li,7Be)12B ⇒ 6Li(p,γ)7Be ✦ 13C(7Li,8Li)12C ⇒ 7Li(n,γ)8Li ✦ 8Li(d,p)9Li ⇒ 8Li(n,γ)9Li ✦ 8Li(d,n)9Be ⇒ 8Li(p, γ)9Be ✦ 13C(9Be,8Li)14N ⇒ 8Li(p, γ)9Be ✦ 8Li(p,d)7Li,6He(p,n)6Li,8Li(p,t)6Li
Ti( Li,LILi反应角分布 ▲ econd expeiment 中国原子能科学研究院 李志宏
中国原子能科学研究院 李志宏 7Li(6Li,7Li)6Li反应角分布
6Li(n,)7Li反应的激发函数 010 Ground state First exited state 0.08 ·Exp 004 0.02 100 E(keV) 中国原子能科学研究院 李志宏
中国原子能科学研究院 李志宏 6Li(n,γ)7Li反应的激发函数
2H(He,Li)n反应角分布 10 xpert er:aCa∵a Tota GroUnd stae xc ted slae 10 10 10 10 20 30 40 50 60 (deg) 中国原子能科学研究院 李志宏
中国原子能科学研究院 李志宏 2H(6He,7Li)n反应角分布