Une nouvelle particule élémentaire peut résoudre le mystère du lithium disparu

La nouvelle particule élémentaire X, non prévue par le modèle standard, peut expliquer le mystère de la divergence des prédictions sur la quantité de lithium dans l'Univers avec sa quantité observée. Cela a été rapporté dans leur travail par une équipe internationale de physiciens, dirigée par Maxim Pospelov de l'Institut canadien de physique théorique.

Le mystère du manque de lithium est que par rapport à la quantité prévue de cette substance, qui devait se former peu après le Big Bang, elle est observée dans l'Univers trois fois moins. L'existence d'une nouvelle particule n'est pas encore confirmée, et les physiciens l'ont déjà désignée responsable de la disparition du lithium.

Selon la théorie de la nucléosynthèse du Big Bang ( nucléosynthèse primaire), peu de temps après cet événement historique (dans l'intervalle de 10 secondes à 20 minutes), les protons et les neutrons ont commencé à s'unir en noyaux. En conséquence, le deutérium est apparu, une grande quantité d'hélium-4 et un peu d'hélium-3. Leur combinaison a donné naissance au béryllium-7, qui s'est ensuite décomposé en lithium-7.

Les observations du rayonnement de fond micro-ondes cosmique nous donnent le rapport exact des photons-baryons, à la suite de quoi la théorie nous permet de calculer les proportions dans lesquelles se trouvaient les différents noyaux. Et l'hélium avec le deutérium s'intègre très bien dans ces calculs. Mais le lithium s'est gonflé - on l'observe 2 à 5 fois moins (selon la technique de calcul).

Alors que les astrophysiciens continuent de rechercher un processus se déroulant dans une atmosphère stellaire qui pourrait devenir responsable de la réduction de la quantité de lithium. Mais les physiciens proposent une autre théorie - une particule inconnue X, qui a peut-être rencontré des chercheurs du LHC, pourrait interagir avec les protons et les neutrons peu de temps après le Big Bang et affecter la quantité résultante de lithium.

La nouvelle particule doit être chargée, suffisamment stable et avoir une masse de 1,6 à 20 MeV. Il pourrait briser le béryllium en hélium-3 et -4 avant qu'il ne se désintègre en lithium-7, ou briser le deutérium, ce qui conduirait à la libération de neutrons, qui, à leur tour, détruiraient le lithium, puis se recombineraient avec par des protons, à la suite de quoi la quantité totale de deutérium resterait pratiquement inchangée.

Pospelov affirme également que leur nouvelle particule conviendrait parfaitement au rôle de médiateur entre la matière ordinaire et la matière noire, car une telle particule ne devrait peser que 10 à 30 MeV.

La situation est compliquée par le fait que la prétendue particule X décrite dans l'article n'est pas la même que celle découverte récemment par les chercheurs du CERN.. Et cela signifie qu'il peut y avoir jusqu'à deux nouvelles particules en dehors du modèle standard.

En décembre dernier, deux équipes indépendantes de physiciens du CERN, l'Organisation européenne pour la recherche nucléaire, travaillant au Large Hadron Collider, ont signalé avoir observé des traces d'une particule non identifiée non prévues par le modèle standard. En cas de confirmation de leurs découvertes, cela pourrait devenir la plus grande découverte en physique.

Jusqu'à présent, les scientifiques ont deux hypothèses sur cet événement. Une nouvelle particule potentielle peut s'avérer être une version plus lourde du boson de Higgs responsable de la masse, ou graviton - le porteur de la gravité. Si l'existence d'une nouvelle particule est confirmée, ce sera une découverte plus grave que le boson de Higgs, qui n'a fait que confirmer la théorie existante.

Source: https://habr.com/ru/post/fr394841/