Au cours des dernières décennies, les scientifiques ont lutté avec un problème impliquant la théorie du Big Bang. La théorie du Big Bang suggère qu'il devrait y avoir trois fois plus de lithium que ce que nous pouvons observer. Pourquoi y a-t-il un tel décalage entre prédiction et observation ?

Pour entrer dans ce problème, reculons un peu.

La théorie du Big Bang (BBT) est bien étayée par de multiples preuves et théories. Il est largement accepté comme explication de la façon dont l'univers a commencé. Trois éléments de preuve clés soutiennent le BBT :

• observations du fond diffus cosmologique
• notre compréhension croissante de la structure à grande échelle de l'univers
• accord approximatif entre les calculs et les observations de l'abondance des noyaux légers primordiaux (N'essayez PAS de répéter cela trois fois de suite !)

Mais le BBT a encore quelques questions insignifiantes.

Le problème du lithium manquant est centré sur les premiers stades de l'univers :d'environ 10 secondes à 20 minutes après le Big Bang. L'univers était super chaud et il s'étendait rapidement. Ce fut le début de ce qu'on appelle l'époque des photons.

À ce moment-là, noyaux atomiques formés par nucléosynthèse. Mais la chaleur extrême qui dominait l'univers empêchait les noyaux de se combiner avec les électrons pour former des atomes. L'univers était un plasma de noyaux, électrons, et photons.

Seuls les noyaux les plus légers se sont formés pendant cette période, comprenant la majeure partie de l'hélium dans l'univers, et de petites quantités d'autres nucléides légers, comme le deutérium et notre ami lithium. Pour la plupart, les éléments plus lourds ne se sont pas formés avant l'apparition des étoiles, et a assumé le rôle de nucléosynthèse.

Le problème est que notre compréhension du Big Bang nous dit qu'il devrait y avoir trois fois plus de lithium qu'il n'y en a. Le BBT a raison lorsqu'il s'agit d'autres noyaux primordiaux. Nos observations de l'hélium primordial et du deutérium correspondent aux prédictions du BBT. Jusque là, les scientifiques n'ont pas été en mesure de résoudre cette incohérence.

Mais un nouvel article de chercheurs chinois a peut-être résolu le puzzle.

Une hypothèse dans la nucléosynthèse du Big Bang est que tous les noyaux sont en équilibre thermodynamique, et que leurs vitesses sont conformes à ce qu'on appelle la distribution classique de Maxwell-Boltzmann. Mais le Maxwell-Boltzmann décrit ce qui se passe dans ce qu'on appelle un gaz parfait. Les gaz réels peuvent se comporter différemment, et c'est ce que les chercheurs proposent :que les noyaux du plasma de la première période photonique de l'univers se soient comportés légèrement différemment de ce que l'on pensait.

Les auteurs ont appliqué ce que l'on appelle des statistiques non extensives pour résoudre le problème. Dans le graphique ci-dessus, les lignes pointillées du modèle de l'auteur prédisent une plus faible abondance de l'isotope du béryllium. C'est la clé, puisque le béryllium se désintègre en lithium. Il est également important que la quantité résultante de lithium, et des autres noyaux plus légers, maintenant tous sont conformes aux quantités prédites par la distribution de Maxwell-Boltzmann. C'est un moment eurêka pour les aficionados de la cosmologie.

Ce que tout cela signifie, c'est que les scientifiques peuvent maintenant prédire avec précision l'abondance dans l'univers primordial des trois noyaux primordiaux :l'hélium, deutérium, et lithium. Sans aucun écart, et sans aucun manque de lithium.

C'est ainsi que la science résout les problèmes, et si les auteurs de l'article ont raison, puis il valide davantage la théorie du Big Bang, et nous rapproche un peu plus de la compréhension de la formation de notre univers.