Физики исключили наличие первичного лития в космических лучах

Физики из международного проекта AMS (Alpha Magnetic Spectrometer) исключили наличие значительного первичного компонента в составе изотопа ⁷Li. Для этого они провели высокоточные измерения потоков изотопов лития ⁶Li и ⁷Li в космических лучах в широком диапазоне энергий от 1,9 до 25 гигаэлектронвольт при помощи детектора, расположенного на Международной космической станции. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review Letters.

Изотопы лития в космических лучах считаются вторичными частицами, которые образуются при взаимодействии более тяжелых ядер с межзвездным газом. Однако для изотопа ⁷Li ранее предполагалось существование также первичных источников: либо первородного лития, образованного при Большом взрыве, либо лития, полученного в результате распада бериллия-7 в астрофизических источниках, таких как звезды или вспышки новых.

Физики из коллаборации AMS под руководством Сэмюэла Тинга (Samuel Ting) из Массачусетского технологического института исключили гипотезу о подавляющем количестве первородного лития в космических лучах. Для этого они использовали данные, полученные с 2011 по 2023 год на Международной космической станции при помощи магнитного альфа-спектрометра AMS. Ученые измерили потоки изотопов лития с точностью до 3,3 процента со средней энергией около 10 гигаэлектронвольт.

Анализ показал, что потоки обоих изотопов демонстрируют почти идентичные временные изменения и одинаковую зависимость от энергии выше 7 гигаэлектронвольт. Это подтверждает исключительно вторичное происхождение обоих изотопов и исключает значительный вклад первичного лития-7.

По словам ученых, это исследование устраняет одно из противоречий между наблюдаемым и предсказываемым содержанием лития в космических лучах. Результаты помогут лучше понять процессы формирования химического состава Вселенной и уточнить модели распространения космических лучей в межзвездной среде.

Ранее при помощи детектора AMS ученые обнаружили, что спектр железа в космических лучах оказался непохож на спектры других тяжелых элементов.