Enigma complesso di metallo leggero: dove nello spazio di litio?

In questi giorni li ci sono ovunque. Ancora a metà del 19 ° secolo, questo morbido, metallo bianco-argento è stato il farmaco. I medici sono stati trattati con l'aiuto di disturbi psichiatrici come "manie". Anche oggi, questo metallo è utilizzato come farmaco da disturbo bipolare. Ma per molte persone li è diventato anche sinonimo di batterie e accumulatori. Si tratta di un importante principio con cui funzionano i telefoni cellulari, computer portatili e altri dispositivi portatili. Con lo sviluppo di auto ibride ed elettriche, il mercato di questo metallo in crescita; entro il 2025 si triplicherà di volume, credono in Goldman Sachs.

La Maggior parte delle riserve mondiali di litio è in Sud America e per la maggior parte nei sedimenti sotto asciutti laghi negli altopiani delle Ande. Ma li c'era qui molto più a lungo rispetto a qualsiasi montagna o anche la Terra stessa. Inoltre, il litio è uno degli originali, gli elementi primari — insieme con l'idrogeno e l'elio — che sono emerse a seguito del Big Bang 13,8 miliardi di anni fa.

La Storia di litio di lunga e avvolta nel mistero. Nel periodo dopo il Big Bang, la maggior parte formata al litio scomparsa. Inoltre, quando gli astronomi guardano moderna Universo, trovano un ulteriore litio: circa quattro volte di più di quello che avrebbe dovuto essere il risultato del Big Bang.

Più di dieci anni gli scienziati hanno cercato di capire da dove viene questo eccesso di litio. E grazie alle ultime scoperte della ricerca di misteriosi spaziali fabbriche per la produzione di litio può, infine, essere completata.

Nello spazio di più di litio, che è stato creato durante il Big Bang

L'Ossigeno che respiriamo, e il ferro nel sangue — la maggior parte degli elementi nel vostro corpo sono stati forgiati nel nucleari топках stelle. Come ha detto l'astronomo Carl Sagan, «siamo fatti di materiale stellare».

E tutti gli elementi più pesanti — come titanio, che viene spesso utilizzato in bicicletta, — richiedono qualcosa di più violento. La maggior parte dei loro prodotti in reazioni nucleari durante l'esplosivo morte di stelle massicce. Alcuni metalli come l'oro, forse, erano nati a forti scontri stelle di neutroni, сверхплотных nuclei di stelle morte.

Ma gli elementi di base sono stati fatti nei primi tre minuti dopo il Big Bang. L'Universo era calda zuppa di plasma, e mentre si raffredda e l'espansione ha коагулировала principalmente sotto forma di atomi di idrogeno e l'elio, i due più semplici e più comuni elementi, il cui nucleo è composto da una singola e due protoni, rispettivamente.

Il Big Bang ha prodotto anche tracce di grave versione di idrogeno — deuterio — core che è in te un neutrone, anziché il singolo protone — e più leggera versione di elio, il nucleo che comprende un neutrone, e non due. Anche il Big Bang ha lasciato una piccola quantità di litio.

Questo è tutto. Dopo tre minuti l'Universo è troppo raffreddata, per formate altri elementi.

E se è il caso di 13,8 miliardi di anni fa, gli scienziati rappresentano perfettamente e capire le reazioni nucleari, che hanno prodotto questi sono i primi elementi. I satelliti come WMAP e Planck hanno realizzato le misure esatte dell'Universo primordiale e ha permesso agli scienziati di calcolare esattamente quanto doveva essere effettuata ogni elemento e di un isotopo.

Alcuni metalli potrebbero nascere durante gli scontri stelle di neutroni

Ma quando gli scienziati hanno confrontato i loro calcoli con quello che guardano, non corrisponde tutto. «Il deuterio in ordine. Elio troppo», dice Brian Fields, astrofisico dell'Università dell'Illinois negli stati UNITI. «Solo li distrae».

E distrae molto. Litio a tre volte di più di quanto dovrebbe essere, e questa discrepanza chiamato «problema primario di litio». Per la prima volta manca il litio, i cosmologi hanno notato di 20 anni fa e da allora cercano di raccogliere la giusta spiegazione.

Forse, ipotizzano gli scienziati, alcuni sconosciuti processi all'interno delle stelle distrutto l'antica litio. O spiegazione potrebbe includere una nuova fisica. Ad esempio, l'interazione con la materia oscura, la sostanza sconosciuta, da cui è costituito un quarto dello spazio, in qualche modo in grado di distruggere il litio nell'Universo primordiale.

E anche se, nei primi secoli, sembra di litio mancava, in un moderno spazio anche troppo. Gli astronomi hanno scoperto relativamente abbondanti quantità di litio sulla superficie di giovani stelle che si sono formate in tempi relativamente recenti, e anche a meteora nel sistema Solare. C'è circa quattro volte di più di litio, che è stato prodotto a seguito del Big Bang — in una galassia sua насобиралось sarebbe di 150 masse solari.

Ci Deve essere qualcosa che ha prodotto questo eccesso di litio e sparge il suo spazio, dove si è gradualmente diventato inclusi nel nascente sistema Solare e miliardi di anni dopo il batteria del tuo telefono cellulare. L'unica domanda è, che cosa?

materia Oscura rimane misteriosa

Una delle opzioni — i raggi cosmici: ad alta energia di particelle, per la maggior parte i protoni, che permeano lo spazio. In questo processo i raggi cosmici possono entrare in collisione con atomi vaganti, ad esempio, di ossigeno. Questo scontro distrugge l'atomo di ossigeno a pezzi, trasformandolo in un flusso di piccoli elementi, tra cui il litio.

Anche se questo processo, molto probabilmente, si verifica in tutta la galassia, come dice Fields, i calcoli mostrano che questi scontri possono spiegare non più del 20% osservato al litio. Ancora il 20% di essere collegato con una Grande Esplosione. 60% rimane senza spiegazione.

Parte di questi il 60% può provenire da un certotipo di stelle che sono chiamati ramo asintotico giganti (AGO). Si tratta di stelle con la piccola e media massa — non più di 10 solari — che è già quasi esaurito il suo. Le reazioni nucleari all'interno delle stelle producono litio, che poi può salire in superficie. Non è chiaro quanto di litio viene espulso e si diffonde in tutta la galassia.

E ci sono ancora le esplosioni stellari, che sono chiamati nuove. A differenza di supernovae, i loro più grandi e potenti analoghi, i nuovi non sono il risultato diretto di morti stelle. Questi sono più moderati esplosioni si verificano sulla superficie di una nana bianca, un piccolo cadavere di una stella di tipo Solare.

Due dense bianche nano

Se la nana bianca si trasforma in orbita intorno a un'altra stella, la gravità di una nana bianca può prendere l'idrogeno e altri materiali il suo partner. Strati di materiale si accumulano sulla superficie della nana bianca. Questo porta ad un aumento di temperatura e di pressione, che alla fine provoca la fusione nucleare — e le reazioni nucleari che producono li.

La fusione Nucleare è ancora più aumenta la temperatura, che porta a un maggior numero di reazioni di fusione. Molto presto strati di materiale esplodono, che sulla Terra si vedono come una stella luminosa: una supernova.

A causa dell'esplosione di materiale — tra cui gli ioni vengono espulsi nello spazio con velocità diverse migliaia di chilometri al secondo. Quindi i nuovi meglio si diffondono materiale di stelle AGO, dice Luca Иццо, astronomo dell'Istituto di astrofisica dell'Andalusia in Spagna.

Per molti anni, gli astronomi hanno cercato di determinare quale di questi tre processi — i raggi cosmici, le stelle AGO o nuove stelle — in grado di produrre la maggior parte di litio. «Sappiamo che tutti questi processi sicuramente producono li», dice Fields. «La domanda è, se producono ugualmente o qualche prevale? Controversia su questo tema è in corso già da molto tempo».

A proposito di nuove, gli scienziati hanno prima pensato a loro come possibili fabbriche di litio è di circa 40 anni fa. A metà degli anni 1990 sono stati effettuati calcoli precisi, che hanno sostenuto questa ipotesi, ma comunque rimane puramente teorica, non ha confermato le osservazioni. Per molti anni nessuno poteva vedere la produzione di litio con l'aiuto di una nuova stella. Ma all'inizio del 2015, questo è cambiato.

Armati di nuove avanzati strumenti e metodi, due gruppi di astronomi in Giappone e in Europa, finalmente, trovato il litio nuovi. Questa scoperta non solo ha confermato che le nuove davvero li producono, ma che lo fanno molto rapidamente — potrebbe essere sufficiente a spiegare con il loro aiuto, la maggior parte galattica di litio.

«i Risultati, quando li ho visti, erano assolutamente sorprendente», dice Sumner da starfield, astrofisico dell'Università di stato dell'Arizona, uno dei primi che ha iniziato a studiare il potenziale di produzione di litio nel nuovo alla fine del 1970.

Ed ecco che nel 2015 il gruppo, sotto la guida di Akito Тадзицу di dall'osservatorio astronomico Nazionale del Giappone ha trovato berillio in una nuova stella. Questo è un segno sicuro che i nuovi li producono, perché il berillio si divide esattamente a litio.

Dopo pochi mesi Иццо e il suo team ha pubblicato uno studio in cui sono direttamente trovato li in un altro nuovo. Nei primi mesi del 2016 il gruppo Тадзицу ha aperto berillio ancora a due stelle (uno di loro si chiamava V5668). Nello stesso anno Иццо insieme con gli scienziati sotto la guida di Paolo Molaro da osservatorio Astronomico di Trieste in Italia ha confermato l'individuazione di berillio in V5668.

Si tratta in totale di quattro nuove stelle con segni di produzione di litio, una delle quali è stata confermata da due indipendenti squadre. «Gli esperti di spettroscopia anche ottenuto risultati simili», dice Jordi Jose, astrofisico dell'università Tecnica della Catalogna in Spagna. «È già di cosa si parla».

«sono riusciti a catturare una nuova nel processo di lavoro subito dopo l'esplosione e sono stati in grado di misurare il materiale, che è stato gettato via direttamente», dice Fields. «Tonnellate di litio».

In realtà, dice Иццо, nuova stella, che ha osservato il suo gruppo, produce così un sacco di litio, che due simili di nuovi all'anno potrebbe creare un intero osservata nella galassia di litio. Questa valutazione preliminare, e gli astronomi devono studiare altre nuove stelle, per chiarire e confermare la misura.

Tuttavia i dati vanno a favore. «Con queste misure cominciamo a sondare la verità», dice Fields. Scienziati come Старфилда e Jose, teorici, che decine di anni di fame senza dati, ora intenzione di ripetere i calcoli e modelli e li confronta con le nuove osservazioni. «Ora il gioco è iniziato», dice Jose.

Successivamente, gli scienziati saranno in grado di confermare gli attuali modelli di lavoro nuovi e determinare esattamente quanto al litio che eruttano. Sulla base di precedenti modelli, scienziati come Jose calcolato che i nuovi possono coprire fino alla metà di litio, non generato il big bang. Ma con nuove osservazioni, egli dice, i nuovi possono produrre fino a 80% secondaria di litio.

Per essere chiari, queste opere non risolvono il problema primario di litio — enigma, perché nell'Universo primordiale era così poco di questo metallo. Ma le nuove scoperte in arrivo.

«Perché ora comprendiamo meglio secondarie processi di produzione al litio — come i vivi e i morti stelle lo fanno — ci aiuta a dipanare la storia del litio nella nostra galassia, in quanto la sua era nato e in quale momento al quadro di acciaio aggiunte le più recenti fonti di litio», dice Fields.

Gli Scienziati sperano di scoprire la storia completa di questo umile metallo, senzache non possono le nostre tecnologie. Basti pensare: un lungo cammino, insieme con l'idrogeno e l'ossigeno, superato questo bantam e così importante per noi metallo.