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Concept
Problème du lithium cosmologique
Résumé
Le problème du lithium cosmologique fait référence à une différence significative entre les calculs théoriques de l’abondance de lithium 7 créé lors de la nucléosynthèse primordiale et les observations.
vignette|upright=1.5|Principales réactions nucléaires se produisant lors de la nucléosynthèse primordiale.|alt=Schéma représentant les principales réactions lors de la nucléosynthèse primordiale, impliquant neutrons, protons, 2H, 3H, 3He, 4He, 7Li et 7Be.
Nucléosynthèse primordiale
Le modèle de la nucléosynthèse primordiale permet d’expliquer la formation et l’abondance des éléments légers (de l’hydrogène jusqu’au béryllium). Elle débute environ 3 minutes après le Big Bang. Différentes réactions nucléaires impliquant les protons et les neutrons permettent de produire ces noyaux. La réaction démarre et d’autres réactions à base de deutérium conduisent principalement à la formation d’hélium mais également, en moindres proportions, de lithium (voir la figure ci-contre).
Si le rapport entre le nombre de baryons et le nombre de photons est faible, la réaction principale à l’origine de la production de lithium 7 est la fusion d’un noyau d’hélium 4 avec un de tritium
et la principale réaction conduisant à la destruction de lithium 7 est la réaction nucléaire entre le lithium 7 et un proton entrainant la création de deux noyaux d’hélium 4.
vignette|gauche|upright=1.5|Abondances calculées de l’hydrogène, du deutérium, du tritium, de l’hélium 3 et 4, du lithium 6 et 7 et du béryllium 7 lors de la nucléosynthèse primordiale en fonction du temps.
Si le rapport baryon-photon est grand, davantage d’hélium 3 est produit et la réaction devient importante. Par ailleurs, la réaction devient également moins probable que dans le cas d’un rapport baryon-photon plus faible du fait du plus faible nombre de neutrons.
La réaction possède une très grande section efficace à l’énergie thermique ce qui lui confère également un rôle important dans la production de lithium 7.
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