Il mistero dell’abbondanza del litio


Il litio è più abbondante di quanto ci si dovrebbe attendere e resta un mistero per fisici e astrofisici. Uno studio del CERN, a cui hanno partecipato ricercatori dell’INFN, esclude che la causa sia il berillio.


Accade tutto nei primi tre minuti. È in questo breve intervallo di tempo subito dopo il Big Bang che si formano gli elementi più leggeri e abbondanti dell’Universo. Qualcosa, però, non quadra. Il litio. La stima dei modelli teorici è più abbondante di un fattore tre rispetto a quella dedotta dalle osservazioni. È il cosiddetto Problema del Litio Cosmologico. Persiste da 40 anni.

I fisici della Collaborazione n TOF al CERN di Ginevra, cui partecipano i ricercatori dell’INFN, lo hanno affrontato effettuando delle misure complesse sul berillio. I risultati sono stati pubblicati su Physical Review Letters (PRL). Lo studio, per la sua importanza, è stato, inoltre, selezionato dalla rivista come “Editors’ Suggestion”.

I ricercatori della Collaborazione n TOF hanno scelto il berillio (7Be), perché è quasi esclusivamente dal suo decadimento che il litio cosmologico è prodotto nella cosiddetta Nucleosintesi del Big Bang (BBN). Una possibile spiegazione dell’abbondanza del litio è che nei modelli teorici sia sovrastimata la produzione di berillio. Oppure, che sia sottostimata la sua distruzione, in seguito a reazioni indotte da neutroni o particelle cariche.

“Abbiamo proposto e realizzato la misura della sezione d’urto di breakup in due particelle alfa. Si tratta di una misura molto complessa – sottolinea Massimo Barbagallo, fisico del CERN e della sezione INFN di Bari e primo autore dello studio -. L’unico dato esistente su questa reazione è stato, infatti, ottenuto nel 1963 con neutroni termici (25 meV), al reattore di Ispra. La sezione d’urto alle energie di interesse per la BBN (20-200 keV) – aggiunge Barbagallo – era finora basata esclusivamente su estrapolazioni teoriche, ritenute incerte anche di un fattore dieci”.

L’apparato sperimentale, ad alta efficienza e selettività, è stato sviluppato dal gruppo INFN, in particolare presso i Laboratori Nazionali del Sud (LNS) di Catania.

“Il nostro studio – spiega Barbagallo – ha dimostrato che, nel range d’interesse per la BBN, la misura fornisce un valore dieci volte inferiore a quanto attualmente utilizzato nei modelli teorici, chiarendo in maniera inequivocabile che questo canale di reazione non è in grado di risolvere il Problema del Litio Cosmologico. Il mistero, quindi, permane. Ma adesso abbiamo aggiunto un tassello in più nel puzzle del litio cosmologico. La sua soluzione – conclude il fisico – va, dunque, cercata in scenari alternativi”. Secondo alcuni modelli, il Problema del Litio Cosmologico potrebbe anche essere un segnale di fisica oltre il Modello Standard.

Fonte