非经典BBN内容下的宇宙锂问题研究
批准号:
11705244
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
26.0 万元
负责人:
侯素青
依托单位:
学科分类:
A2705.核天体物理
结题年份:
2020
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
马少波、贾宝路、王新雨、季炼程
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中文摘要
宇宙锂问题是核天体物理前沿热点之一。在过去几十年中,各界科学家做了大量的工作来研究如何在标准大爆炸模型下解决该问题,但是迄今依然没有成功。随着暗物质研究迅猛发展,近些年国际上提出了多种通过引入神秘的暗物质候选粒子来解决宇宙锂问题的方法,然而诸多方法都是基于假设新引入的粒子成分不影响宇宙热动力学演化,单纯在大爆炸末期参与核合成或者大爆炸结束后引发非热核合成过程。本工作在我们先前工作的基础上从考虑引入的暗物质粒子会影响宇宙动力学演化这一新视角来研究宇宙初期核合成。不对现有已知物理做任何人为改变,在标准模型下引入暗物质粒子,通过研究宇宙热动力学的变化对核合成的影响来寻找解决宇宙锂问题的新方案,同时通过新内容下的大爆炸核合成理论预言与天文观测的比较来限制暗物质粒子的性质。
英文摘要
Cosmological lithium problem is a hot topic in nuclear astrophysics. In past decades, bulk of efforts from nuclear and particle physicists and astrophysicists have been devoted to the study of solving lithium problem in standard Big Bang Nucleosynthesis (BBN) model, but it remains unsolved up to now. With the rapid development of study in dark matter, many new approaches are devised to solve the lithium discrepancy by introducing mysterious particles, regarded as the candidates of dark matter. However, all of these solutions are based on the hypothesis that new particles have no influence on the thermodynamic evolution of universe, but will participate nucleosynthesis only in late stage of BBN or induce non-thermal nucleosynthesis process after BBN. Based on our previous work, the present study is devoted to investigating primordial nucleosynthesis from a new perspective in consideration of dark matter particle having an appreciable influence on the thermodynamic evolution of universe. Without any artificial variation of fundamental contents in our current physics, we attempt to find a new solution to primordial lithium problem by investigating the impact of alteration of cosmological thermodynamics on primordial nucleosynthesis in a scenario of dark matter particles involved in standard model. Meanwhile, we also try to derive constraints on the properties of dark matter particles by comparing the new BBN predictions with astronomical observations.
宇宙锂问题是核天体物理前沿热点之一,指的是7Li丰度的天文观测值是大爆炸预言值的3倍,而对于D,3He,4He而言,二者却符合得很好。本工作紧扣这一主题开展探索研究。首先我们重新评估了重要7Be消耗反应7Be(n, a)4He 和 7Be(a, g)11C的天体反应率, 有效提高了轻核丰度理论预测精度。同时还研究非广延分布对反应率的影响,首次发现非广延参数q对逆反应率的影响非常敏感。此外,在先前工作的基础上引入暗成分来研究宇宙初期核合成。通过该内容下对轻核丰度的理论预言与天文观测值的比较来限制暗成分的性质。研究表明:在保持D,3He,4He丰度理论预测值与天文观测值一致的情况下,暗成分温度最多为明成分温度的20%,而宇宙锂丰度问题依然无法得到解决。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
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专利列表
β-decay spectroscopy of 27S
S-27 的 β 衰变光谱
DOI:10.1103/physrevc.99.064312
发表时间:2019-06-10
期刊:PHYSICAL REVIEW C
影响因子:3.1
作者:Sun, L. J.;Xu, X. X.;Zhang, H. Q.
通讯作者:Zhang, H. Q.
Simultaneous measurement of beta-delayed proton and gamma emission of P-26 for the Al-25 (p , gamma) Si-26 reaction rate
同时测量 P-26 的 β 延迟质子和 γ 发射对 Al-25 (p , gamma) Si-26 反应速率的影响
DOI:10.1103/physrevc.101.024305
发表时间:2020
期刊:PHYSICAL REVIEW C
影响因子:3.1
作者:Liang P. F.;Sun L. J.;Lee J.;Hou S. Q.;Xu X. X.;Lin C. J.;Yuan C. X.;He J. J.;Li Z. H.;Wang J. S.;Wang D. X.;Wu H. Y.;Yang Y. Y.;Lam Y. H.;Ma P.;Duan F. F.;Gao Z. H.;Hu Q.;Bai Z.;Ma J. B.;Wang J. G.;Zhong F. P.;Wu C. G.;Luo D. W.;Jiang Y.;Liu Y.;Hou D. S.
通讯作者:Hou D. S.
On the Determination of the Be-7(n, alpha)He-4 Reaction Cross Section at BBN Energies
BBN能量下Be-7(n,α)He-4反应截面的测定
DOI:10.3847/1538-4357/aa965c
发表时间:2017
期刊:Astrophysical Journal
影响因子:4.9
作者:Lamia L.;Spitaleri C.;Bertulani C. A.;Hou S. Q.;La Cognata M.;Pizzone R. G.;Romano S.;Sergi M. L.;Tumino A.
通讯作者:Tumino A.
Experimentally well-constrained masses of P-27 and S-27: Implications for studies of explosive binary systems
实验上良好约束的 27P 和 27S 质量:对爆炸性二元系统研究的启示
DOI:10.1016/j.physletb.2020.135213
发表时间:2020
期刊:Physics Letters B
影响因子:4.4
作者:Sun L. J.;Xu X. X.;Hou S. Q.;Lin C. J.;Jose J.;Lee J.;He J. J.;Li Z. H.;Wang J. S.;Yuan C. X.;Herwig F.;Keegans J.;Budner T.;Wang D. X.;Wu H. Y.;Liang P. F.;Yang Y. Y.;Lam Y. H.;Ma P.;Duan F. F.;Gao Z. H.;Hu Q.;Bai Z.;Ma J. B.;Wang J. G.;Zhong F. P.;Wu C.
通讯作者:Wu C.
Impact of the Be-7(alpha, gamma)C-11 Reaction on the Primordial Abundance of Li-7
Be-7(alpha, gamma)C-11 反应对 Li-7 原始丰度的影响
DOI:10.3847/1538-4357/aac9c1
发表时间:2018
期刊:Astrophysical Journal
影响因子:4.9
作者:Hartos M.;Bertulani C. A.;Shubhchintak;Mukhamedzhanov A. M.;Hou S.
通讯作者:Hou S.
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