Ett stort team av forskare knutna till en mängd institutioner i Italien, Storbritannien och Ungern har utfört de mest exakta mätningarna hittills av deuterium som smälter samman med en proton för att bilda helium-3. I deras tidning publicerad i tidningen Natur , gruppen beskriver sin insats och hur de tror att den kommer att bidra till att bättre förstå de händelser som inträffade under de första minuterna efter Big Bang.

Astrofysikteorin antyder att skapandet av deuterium var en av de första sakerna som hände efter Big Bang. Därför, det spelar en viktig roll i nukleosyntesen från Big Bang – reaktionerna som hände efteråt och som ledde till produktionen av flera av de lätta elementen. Teoretiker har utvecklat ekvationer som visar den sannolika serien av händelser som inträffade, men hittills, det har varit svårt att bevisa att de är korrekta utan fysiska bevis. I denna nya insats, forskarna som arbetar vid Laboratory for Underground Nuclear Astrophysics i Italien har utfört experiment för att simulera de första minuterna, i hopp om att bekräfta teorierna.

Arbetet utfördes djupt under Gran Sasso-bergets tjocka klipptäcke för att förhindra störningar från kosmiska strålar – det involverade att avfyra en stråle av protoner mot ett deuteriummål – deuterium är en form av väte med bara en proton och en neutron – och sedan mäta fusionshastigheten. Men eftersom fusionshastigheten är så låg, bombardementet var tvungen att utföras många gånger – teamet utförde sitt arbete nästan varje helg i tre år.

Förhoppningen var att den uppmätta hastigheten skulle matcha mängden kosmisk mikrovågsbakgrundsstrålning som upptäckts av forskare som har studerat den i många år. Forskare tror att sådan strålning uppstod när kosmos svalnade cirka 380, 000 år efter Big Bang.

Forskarna fann att den uppmätta hastigheten för deuteriumsmältning över en rad temperaturer föll mellan den hastighet som förutspåddes av de senaste teorierna och preliminära mätningar som togs tillbaka 1997, senaste gången forskare försökte mäta hastigheten för deuterium som smälter samman med en proton för att bilda helium-3. Men viktigast av allt, när de kopplade in hastigheten de mätte i modeller som projicerade Big Bang nukleosyntesdensitetsuppskattningar, det överensstämde nära uppskattade mätningar av CMB 380, 000 år senare.

© 2020 Science X Network