3.11 Загадка лития-7 в первичном нуклеосинтезе: двойная коррекция через перекалибровку напряжённости и инъекцию фонового шума

Главная ／ Глава 3: макроскопическая Вселенная

I. Термины и рамки

Мы рассматриваем «пониженную долю лития-7» в контексте энергетических нитей (Energy Threads) и энергетического моря (Energy Sea). В ранней Вселенной обобщённые нестабильные частицы (GUP) в период краткого существования совместно формируют фоновый «рельеф», который мы описываем как статистическую тензорную гравитацию (STG); при распаде или аннигиляции их слабые волновые пакеты добавляют локальную тонкую текстуру — тензорный фоновый шум (TBN). Далее мы используем только полные русские названия этих терминов. Также ссылаемся на первичный нуклеосинтез Большого взрыва (BBN) и космическое микроволновое фоновое излучение (CMB); после первой расшифровки используем только русские формы.

II. Наблюдаемая «щель» и ключевые трудности

Наблюдения атмосфер старых малометалличных звёзд (плато Спайта) обычно показывают содержание лития-7 ниже расчётов первичного нуклеосинтеза Большого взрыва. Дефицит — порядка единицы по фактору и зависит от выборок и применённых поправок. При этом доля гелия-4 и отношение дейтерий/водород при той же космологии и тех же ядерных реакциях согласуются с данными. Поэтому трудно понизить только литий-7, не разрушив эти совпадения. В частности:

• модель звёздной деплеции должна объяснить широкое и схожее по масштабу ослабление и при этом не противоречить индикаторам вроде лития-6 и железа;
• уточнение ядерных сечений полезно, но редко снижает исключительно литий-7;
• сценарии с ранними инъекциями «новой физики» требуют тонкой настройки спектров, долей и времён жизни и не должны входить в конфликт с дейтерием и спектром космического микроволнового фонового излучения.

III. Физический механизм («двойная коррекция»: перекалибровка напряжённости + инъекция фонового шума)

1. Перекалибровка напряжённости: мягкое ретаймирование «часов и окон».
   В плотном энергетическом море степень натянутости среды слегка пересогласует «микрофизические часы реакций» и «часы охлаждения». По сути, мы равномерно растягиваем шкалу времени на малую величину. Формы реакций и безразмерные константы не меняются. Это воздействует на два критических интервала:
   • на секундных масштабах, когда «замерзают» соотношения нейтрон/протон, поправка должна быть минимальной, чтобы сохранить базовый уровень гелия-4;
   • в промежутке от сотен до тысяч секунд — от открытия «узкого места дейтерия» до образования бериллия-7 — даже небольшое смещение моментов «включения/выключения» сужает или сдвигает окно максимального синтеза и уменьшает суммарный выход.
     Уместная аналогия: рецепт тот же, но мы слегка подвинули таймер духовки, и оптимальный момент наступил чуть раньше или чуть позже.
2. Инъекция фонового шума: редкий, краткий и избирательный «финишный штрих».
   В ранней плотной среде обобщённые нестабильные частицы быстро возникают и исчезают. Их распады создают широкополосные слабо когерентные волны, которые почти всегда немедленно термализуются и уходят в «тепловую историю». Однако статистически возможны крайне редкие и хорошо синхронизированные микровбросы. Если внести их в фазе, когда доминирует бериллий-7, то микроскопические количества нейтронов или узкая полоса мягких фотонов будут разрушать именно бериллий-7, почти не затрагивая дейтерий и гелий-4:
   • нейтронный путь (Be-7(n,p)Li-7, затем Li-7(p,α)He-4) снижает конечную долю лития-7;
   • фотонный путь с узким, слабым и кратким спектром использует более «хрупкие» окна поглощения Be-7/Li-7, «подрезая» бериллий-7 без «перегрева» дейтерия.
     Интенсивность и длительность таких вбросов должны оставаться много ниже действующих ограничений на μ/y-искажения космического микроволнового фонового излучения и балансы лёгких элементов — речь идёт о точечной доводке, а не о полной переделке. Кулинарная метафора: блюдо готово, и перед подачей мы лёгким движением убираем лишний «купольный» всплеск, не меняя базовый вкус.
3. Синергия: сначала ретаймируем, затем слегка подталкиваем.
   Перекалибровка напряжённости сужает или сдвигает окно для бериллия-7 и понижает базовый выход; инъекция фонового шума в соседнем интервале уменьшает остатки. В итоге литий-7 попадает в наблюдаемую полосу, а дейтерий и гелий-4 сохраняют согласие с данными.

IV. Параметры и ограничения (сохраняем уже работающие соответствия)

• секундное ретаймирование жёстко ограничено, чтобы удержать стабильной массовую долю гелия-4;
• временное окно, спектр и интенсивность инъекции должны обходить пороги разрушения дейтерия;
• допустимые инъекции должны быть существенно ниже текущих пределов на μ/y-искажения спектра космического микроволнового фонового излучения, оставляя, в лучшем случае, едва различимый след;
• возможные изотопные побочные эффекты — тонкие согласованные отклонения в парах литий-6/литий-7 и гелий-3 — следует отслеживать; их масштаб должен соответствовать лёгкой доводке, а не радикальной перестройке;
• безразмерные константы и типы взаимодействий неизменны: перекалибровка напряжённости — это именно небольшая правка тайминга.

V. Проверяемые сигналы и пути верификации

Мы ожидаем почти нулевые искажения в спектре космического микроволнового фонового излучения; более чувствительные спектрометры сузят пределы на μ/y. Предсказываемый сигнал лежит ниже текущих порогов — очень близко к нулю, но не строго ноль. Кроме того, если перекалибровка напряжённости играет ведущую роль, плато Спайта может показать крошечные систематические различия между крупномасштабными средами (филаменты, узлы, пустоты), которые выявятся лишь на больших выборках. Побочные признаки разрушения бериллия-7 стоит искать в слабых согласованных смещениях по парам литий-6/литий-7 и гелий-3 с аккуратным отделением поздних звёздных процессов. Если инъекция фонового шума имела место, её статистическая «сила» должна слабо ковариировать с уровнем ранней активности, что согласуется с описанным в других главах небольшим диффузным подъёмом фона.

VI. Связь с основными подходами

Классические сценарии, где доминирует инъекция новых частиц, опираются на точную подгонку спектров, времён жизни и долей. В нашем изложении ведущую роль берёт на себя перекалибровка напряжённости (ретаймирование), а инъекция играет очень слабую второстепенную роль — это существенно снижает параметрическое давление. Умеренная поздняя звёздная деплеция не исключается, но не обязательна как единственное объяснение: она лишь тонко корректирует «двойную коррекцию». Подход совместим с продолжающимся уточнением ядерных ставок: с актуальными компиляциями достаточно признать умеренную перекалибровку и избирательную доводку, чтобы убрать «упрямый избыток» лития-7, не разрушая остальную согласованность.

VII. Аналогия

Таймер духовки + прецизионный надрез. Перекалибровка напряжённости чуть сдвигает таймер и тем самым окно оптимального «подъёма». Инъекция фонового шума делает быстрый надрез перед подачей, сглаживая только лишний пик лития-7. Сам «пирог» — гелий-4 и дейтерий — остаётся прежним.

VIII. Итог

• Задача с литием-7 требует точечных правок тайминга и микровбросов, а не тотального пересмотра ранней Вселенной.
• Перекалибровка напряжённости слегка сдвигает цикл «включено/выключено» первичного нуклеосинтеза и избирательно ослабляет канал бериллия-7, который питает литий-7.
• Тензорный фоновый шум, введённый кратко и точно по времени, дополнительно снижает бериллий-7, не затрагивая дейтерий и гелий-4.
• Вместе эти две правки сохраняют основные успехи первичного нуклеосинтеза Большого взрыва и дают проверяемые пути — в полном согласии с причинной цепочкой, связывающей обобщённые нестабильные частицы, статистическую тензорную гравитацию и тензорный фоновый шум.