L'origine du lithium (LI), le troisième élément du tableau périodique, a longtemps été enveloppée de mystère. Cet élément, couramment trouvé dans les rayons cosmiques comme deux isotopes stables, 6Li et 7Li, est crucial pour comprendre les origines de l'univers et l'évolution de ses éléments chimiques.
Dans une étude récente, une équipe internationale de chercheurs a utilisé le spectromètre magnétique alpha (AMS-02) à bord de la Station spatiale internationale pour mesurer les flux de rayons cosmiques de 6Li et 7Li basé sur les données accumulées de mai 2011 à octobre 2023.
Sur la base des informations de plus de 2 millions de noyaux amassées sur 12 ans, l'équipe a formulé une hypothèse qui renforce le cas d'une origine possible du lithium tout en contestant une autre explication précédemment acceptée.
Les résultats sont publiés dans Lettres d'examen physique.
Le lithium possède au moins trois sources d'origine possibles: formées via des collisions de noyaux à rayons cosmiques plus lourds, créés pendant le Big Bang, et produit à partir de la décroissance du béryllium (7Être) dans les étoiles à faible masse ou novae.
Malgré ses origines multiples, les noyaux Li sont rares dans notre système solaire mais assez communs dans les rayons cosmiques. Les deux isotopes peuvent retracer leur naissance aux collisions de rayons cosmiques, bien que certaines études suggèrent que 7Li pourrait également avoir une origine primordiale du Big Bang. Cependant, le montant de 7LI prédit par la nucléosynthèse de Big Bang ne correspond pas à ce qui est observé dans les étoiles ou déduit des données de rayons cosmiques.
Au cours des 50 dernières années, plusieurs expériences ont mesuré le 7Li /6Ratio Li, mais il y avait un décalage entre les mesures précédentes du flux de lithium et des modèles de propagation de rayons cosmiques actuels.
En outre, la plupart des calculs de flux isotopique au lithium ont été effectués en dessous de ~ 1,9 gv rigidité – une mesure de la force d'une particule résiste à être déviée par des champs magnétiques, définis comme une élan par charge nucléaire.
Les chercheurs de cette étude pensaient que l'examiner de plus près ces écarts dans une gamme de rigidité plus large pourrait aider à clarifier l'origine des isotopes Li. Pour y parvenir, ils ont effectué des mesures avec une précision sans précédent dans la plage de rigidité de 1,9 à 25 gv, collectant des données à partir de 9,7 × 105 6Li et 1,04 × 106 7Noyaux Li.
Les données ont été accumulées sur 12 ans par AMS-02, un dispositif composé d'un aimant surfoncé qui crée un champ magnétique uniforme pour plier les chemins des particules cosmiques chargées à mesure qu'elles se déplacent à travers cinq détecteurs différents.
Les résultats ont indiqué que les deux 6Li et 7LI a montré presque les même variations de temps dans toute la gamme de rigidité. Au-dessus de ~ 4 gv, les variations de temps correspondaient à celles d'autres noyaux de rayons cosmiques, hélium, carbone, azote et oxygène.
Les isotopes ont également montré la même dépendance de rigidité supérieure à ~ 7 gv, qui soutient fortement l'hypothèse que les deux isotopes stables sont produits à partir des collisions de noyaux à rayons cosmiques plus lourds avec le milieu interstellaire et exclut la présence d'une source principale significative de 7Li dans le flux.
Cette étude aborde les questions fondamentales sur l'origine des éléments et ouvre la voie à mieux comprendre l'environnement des rayons cosmiques, essentiel pour faire progresser l'exploration spatiale et la sécurité des astronautes.
