3.11 Загадка літію-7 у первинному нуклеосинтезі: подвійна корекція через тензійне масштабування та ін’єкцію фонових шумів

Головна ／ Розділ 3: Макроскопічний Всесвіт

Термінологія

У цьому розділі проблема «заниженого літію-7» розглядається в картині «філаменти – енергетичне море – тензія»: у ранньому Всесвіті Узагальнені нестабільні частинки (GUP) існували достатньо довго, щоб сформувати фон Статистичної тензійної гравітації (STG); коли ці частинки розпадалися або анігілювали, вони інжектували слабкі пакети хвиль, що проявлялися як Тензійний локальний шум (TBN). Далі вживаємо лише повні українські назви «Узагальнені нестабільні частинки», «Статистична тензійна гравітація» та «Тензійний локальний шум».

I. Явище та глухий кут

1. Спостережуваний розрив
   В атмосферах старих металобідних зір (плато Спайта) виміряна частка літію-7 систематично нижча за передбачення стандартного первинного нуклеосинтезу; дефіцит нерідко сягає порядку величини, а його розмір залежить від вибірки та способу корекції.
2. «Все інше збігається»
   За тих самих космологічних параметрів і ядерних швидкостей масова частка гелію-4 та відношення дейтерій/водень зазвичай узгоджуються зі спостереженнями, тому «підкрутити лише літій-7» складно.
3. Три основні хибні траєкторії
   • Суто зоряне виснаження: Потрібно пояснити «повсюдне й подібне за масштабом» зменшення, зберігаючи узгодженість з індикаторами на кшталт літій-6/залізо; вимога дуже жорстка.
   • Оновлення ядерних швидкостей: Навіть після уточнення ключових перерізів складно знизити саме літій-7 до спостережного діапазону.
   • Рання ін’єкція нової фізики: Руйнування берилію-7 через розпад/анігiляцiю частинок зазвичай потребує тонкого налаштування спектра продуктів, кількості та тривалості життя, водночас не порушуючи дейтерій і Космічне мікрохвильове тло (CMB).

II. Фізичний механізм (подвійна корекція: тензійне масштабування + ін’єкція фонових шумів)

1. Тензійне масштабування: м’яке переналаштування «годинників і ширини вікон»
   • Суть: Ранній Всесвіт був щільним «морем енергії». Рівень тензії тонко перекалібровує відносний ритм між «мікроскопічним годинником реакцій» і «годинником охолодження» — еквівалент невеликого рівномірного розтягнення/стискання осі часу без зміни реакційних рівнянь та безрозмірних сталих.
   • Вікна дії (дві ключові фази):
     1. Замороження n/p у шкалі секунд: Дозволені лише мікрокорекції, щоб зберегти базовий рівень гелію-4.
     2. Сотні–тисячі секунд («відкривається горлечко пляшки для дейтерію → утворюється берилій-7»): Берилій-7 надчутливий до темпу охолодження та часів перекриття реакцій; легке зрушення миті «увімкнено/вимкнено піч» звужує або зсуває найефективніше виробниче вікно, зменшуючи чистий вихід.
   • Побутова аналогія: Стандартний нуклеосинтез — це наче «хімічний суп», що поступово холоне. Тензійне масштабування схоже на легкий поворот кухонного таймера швидше або повільніше: рецепт незмінний, але оптимальний момент подачі трохи зсувається.
2. Ін’єкція фонових шумів: рідкісне, коротке й вибіркове «фінішне торкання»
   • Походження і характер: У щільному ранньому середовищі Узагальнені нестабільні частинки часто народжувалися та зникали; під час розпаду вони розсіювали широкосмугові, низькозв’язані слабкі хвильові пакети. Більшість миттєво термалізувалася та розчинялася в тепловій історії. Крім того, статистично можливі вкрай рідкісні, але вчасні мікроін’єкції.
   • Чому мішенню стає саме берилій-7: У фазі, коли домінує берилій-7, навіть слідова добавка нейтронів або вузькосмуговий пучок «м’яких» фотонів пріоритетно руйнує берилій-7, практично не зачіпаючи дейтерій чи гелій-4:
     1. Нейтронний канал: Be-7(n,p)Li-7, далі Li-7(p,α)He-4; сумарно це знижує літій-7.
     2. Канал м’яких фотонів: Вузький, слабкий і короткий спектр, спрямований у «крихкіші» вікна поглинання Be-7/Li-7, «сплющує берилій», не «підігріваючи дейтерій».
   • Оцінка порядку величини: Інтенсивність і тривалість мають бути настільки малими, щоб лишатися далеко нижче поточних обмежень μ/y з боку Космічного мікрохвильового тла та легких елементів; роль — лише вибіркове фінішування.
   • Побутова аналогія: Страва майже готова; щойно знявши з вогню, легенько торкніться крихкої скоринки, щоб прибрати зайвий горбик, не змінюючи базового смаку.
3. Синергія: спочатку відкоригувати годинник, потім ледь підштовхнути
   • Крок перший: Тензійне масштабування звужує або зсуває «вікно» берилію-7 і зменшує базовий вихід.
   • Крок другий: Тензійний локальний шум у сусідньому часовому проміжку дає точне й дуже м’яке фінішне зняття, що ще більше знижує залишковий берилій-7.
   • Сумарний результат: Літій-7 потрапляє до спостережної смуги, тоді як дейтерій і гелій-4 залишаються в успішних межах.

III. Параметри та обмеження (зберегти те, що вже працює)

• Обмеження з боку гелію-4
  Будь-які секунді зміни мають жорстку верхню межу, аби Yp залишався стабільним.
• Обмеження з боку дейтерію
  Час, спектр і інтенсивність ін’єкції фонових шумів слід підібрати так, щоб уникати порогів, які руйнують дейтерій.
• Спектр Космічного мікрохвильового тла
  Дозволені масштаби ін’єкції мають бути значно нижчими за поточні межі μ/y; очікується щонайбільше вкрай слабка, практично невирізнювана сигнатура.
• Побічні ізотопні продукти
  Варто відстежувати малі відхилення у співвідношенні Li-6/Li-7 та у He-3; якщо вони з’являться, їхня величина має відповідати «слабкому фінішу», а не масовій переробці.
• Космологічна узгодженість
  Без змін у безрозмірних сталих та типах взаємодій; тензійне масштабування — це лише тонка ретюнінг відносного відліку часу.

IV. Перевірні передбачення та шляхи верифікації

• Мікродеформації Космічного мікрохвильового тла, близькі до нуля
  Майбутні, чутливіші спектральні місії мають звузити межі μ/y; очікуваний сигнал нижчий за нинішні ліміти — близький до нуля, але не строго нульовий.
• Дуже тонкі відмінності плато Спайта між середовищами
  Якщо головну роль відіграє тензійне масштабування, значення плато літію-7 можуть мати крихітні систематичні різниці між великомасштабними структурами (філаменти/вузли/порожнини). Потрібні великі статистичні вибірки.
• Ознаки руйнування берилію-7
  Можливі невеликі, корельовані відхилення у Li-6/Li-7 та He-3; їх слід відокремлювати від пізніх поверхневих зоряних процесів.
• Слабка коваріація з Тензійним локальним шумом
  Якщо ін’єкція відбувалася, її статистична сила має слабо позитивно корелювати з рівнем ранньої активності, що узгоджується з картиною «дифузного підняття фону».

V. Зв’язок із традиційними підходами

• М’якша версія «ін’єкції нових частинок»
  У традиційних підходах ін’єкція вважається головним ефектом і вимагає жорсткого тонкого налаштування. Тут основне навантаження несе тензійне масштабування (мікротаймінг), тоді як ін’єкція зводиться до дуже слабкого вторинного ефекту — послаблюючи вимоги до спектрів продуктів, строків життя та кількостей.
• Доповнення до гіпотези зоряного виснаження
  Помірне пізньостадійне поверхневе виснаження не відкидається, однак не є єдиним поясненням; якщо воно є, то лише як тонке оздоблення над «подвійною корекцією».
• Сумісність із переглядом ядерних швидкостей
  Подальше вдосконалення швидкостей лишається важливим. За найсвіжішими таблицями достатньо визнати малі ефекти тензійного масштабування разом із м’яким фінішем від фонових шумів, аби впертий надлишок літію-7 перестав бути проблемою.

VI. Аналогія (побутова інтуїція)

Трохи підкрутити таймер духовки + делікатно «спустити» зайву верхівку
Тензійне масштабування схоже на легке підкручування таймера, щоб оптимальна фаза підйому трохи зсунулася; Тензійний локальний шум — це легкий дотик перед подачею, що згладжує надто високий пік. Сам «пиріг» (гелій-4 і дейтерій) лишається незмінним; вирівнюється лише завеликий пік літію-7.

VII. Підсумовуючи

• Постановка проблеми: Загадка літію-7 потребує невеликих корекцій часової осі та сили мікропорушень, а не перегляду стандартного нуклеосинтезу.
• Головна зміна: Тензійне масштабування трохи зміщує «увімкнено/вимкнено» первинного нуклеосинтезу, вибірково зменшуючи вихід літію-7 через канал берилію-7.
• Тонке фінішування: Тензійний локальний шум, застосований у правильному дуже короткому часовому вікні з мінімальною інтенсивністю, «підрізає» берилій-7, не торкаючись дейтерію та гелію-4.
• Загальна узгодженість: Разом ці два ефекти зберігають ключові успіхи стандартної картини та пропонують перевірюваний, матеріальний шлях розв’язання, узгоджений з наративом про Узагальнені нестабільні частинки, Статистичну тензійну гравітацію та Тензійний локальний шум.