3.11 Het lithium-7-raadsel in de primordiale nucleosynthese: dubbele correctie via tensieschaling en injectie van achtergrondruis

Startpagina ／ Hoofdstuk 3: Het macroscopische heelal

Terminologie

In dit onderdeel plaatsen we het probleem van het “lage lithium-7” in het filament–zee–tensie-beeld: in het vroege heelal leefden Algemeen onstabiele deeltjes (GUP) lang genoeg om een achtergrondlandschap van Statistische tensionele zwaartekracht (STG) te vormen; bij deconstructie of annihilatie injecteerden zij zwakke golfpakketjes die zich uiten als Tensionele lokale ruis (TBN). Vanaf hier gebruiken we uitsluitend de volledige Nederlandse benamingen “Algemeen onstabiele deeltjes”, “Statistische tensionele zwaartekracht” en “Tensionele lokale ruis”.

I. Fenomeen en impasse

1. Observatiekloof:
   In de atmosferen van oude, metaalarme sterren (het Spite-plateau) is de gemeten overvloed aan lithium-7 systematisch lager dan de voorspellingen van de standaard nucleosynthese van de oerknal, vaak met een tekort van orde-grootte. De exacte kloof varieert per steekproef en correctiemethode.
2. “De rest klopt”:
   Bij dezelfde kosmologische invoer en nucleaire reactiesnelheden komen de massa-fractie van helium-4 en de deuterium-/waterstofverhouding doorgaans goed overeen met waarnemingen, waardoor het lastig is om “alleen lithium-7 bij te stellen”.
3. Drie gangbare doodlopende wegen:
   • Stellaire depletie: Verklaar een “algemene en vergelijkbare” verzwakking, én behoud consistentie met indicatoren zoals lithium-6/ijzer; dat is veeleisend.
   • Bijgewerkte nucleaire snelheden: Zelfs na verfijning van cruciale doorsneden blijft het moeilijk om uitsluitend lithium-7 binnen het waarnemingsvenster te krijgen.
   • Vroege injectie van nieuwe fysica: Beryllium-7 vernietigen via deeltjesverval/annihilatie vergt vaak fijnmazige afstemming van productspectrum, abundantie en levensduur, zonder deuterium of de Kosmische microgolfachtergrond (CMB) te verstoren.

II. Fysisch mechanisme (dubbele correctie: tensieschaling + injectie van achtergrondruis)

1. Tensieschaling: subtiele herijking van “klokken en vensterbreedtes”
   • Kernidee: Het vroege heelal was een dicht energie-zee. De mate van spanning herijkt subtiel de relatieve cadans van de “microscopische reactietijd” en de “afkoelklok”: een kleine, uniforme rek/krimp van de tijdas, zonder de reactievergelijkingen of dimensieloze constanten te wijzigen.
   • Werkingsvensters (twee sleutel­fases):
     1. Seconde-schaal n/p-bevriezing: Slechts minuscule aanpassingen zijn toegestaan om de helium-4-basislijn te behouden.
     2. Honderden–duizenden seconden (“deuterium-bottleneck open → beryllium-7-vorming”): Beryllium-7 is uiterst gevoelig voor afkoeltempo en overlap­tijden. Een lichte verschuiving van “oven aan/uit” versmalt of verschuift het meest efficiënte productievenster en verlaagt zo de netto-opbrengst.
   • Intuïtieve analogie: De standaard nucleosynthese lijkt op een pan “chemische soep” die geleidelijk afkoelt. Tensieschaling is alsof je de keukentimer net iets sneller of langzamer zet: het optimale mengmoment verschuift een beetje; het recept blijft gelijk.
2. Injectie van achtergrondruis: zeldzame, kortdurende, selectieve “afmaker”
   • Herkomst en karakter: In een dichte vroege omgeving ontstonden en verdwenen Algemeen onstabiele deeltjes frequent; bij deconstructie strooiden zij breedbandige, laag-coherente zwakke golfpakketjes. De meeste thermaliseerden direct en gingen op in de thermische geschiedenis. Statistisch zijn echter uiterst zeldzame, precies getimede micro-injecties mogelijk.
   • Waarom het vooral beryllium-7 raakt: Tijdens de fase waarin beryllium-7 domineert, volstaat een spoortje neutronen of een smalbandige bundel zachte fotonen om beryllium-7 bij voorrang af te breken, zonder deuterium/helium-4 aan te tasten:
     1. Neutronpad: Be-7(n,p)Li-7, gevolgd door Li-7(p,α)He-4; netto daalt lithium-7.
     2. Zachte-fotonpad: Een smal, zwak en kort spectrum dat de “kwetsbaardere absorptievensters” van Be-7/Li-7 treft, “slaat beryllium plat” zonder “deuterium te verhitten”.
   • Orde-grootte-beperkingen: Intensiteit en duur moeten zó klein zijn dat ze ver onder de huidige μ/y-limieten van de Kosmische microgolfachtergrond en de licht-elementbeperkingen blijven; de rol is uitsluitend een selectieve afmaker.
   • Intuïtieve analogie: Het gerecht is klaar; net van het vuur haal je het en tik je zacht op de broze topping om de overtollige bult weg te nemen, zonder de basissmaak te veranderen.
3. Synergie: eerst de klok bijstellen, dan zachtjes duwen
   • Stap één: Tensieschaling versmalt of verschuift het “venster” van beryllium-7 en verlaagt de basisopbrengst.
   • Stap twee: Tensionele lokale ruis zet in de aangrenzende tijds­strook een precies, zwak zetje om resterend beryllium-7 verder te drukken.
   • Gecombineerd resultaat: Lithium-7 komt in de waarnemingsband, terwijl deuterium en helium-4 binnen hun succesgebied blijven.

III. Parameters en grenzen (behoud wat al goed werkt)

• Helium-4-beperking: Aanpassingen op seconde­schaal hebben een strikte bovengrens om de stabiliteit van Yp te waarborgen.
• Deuterium-beperking: Timing, spectrum en intensiteit van de injectie van achtergrondruis moeten drempels vermijden die deuterium zouden aantasten.
• Spectrum van de Kosmische microgolfachtergrond: Toegestane injectieschalen moeten ruim onder de huidige μ/y-limieten blijven; verwacht wordt hooguit een uiterst zwakke, praktisch onmeetbare signatuur.
• Isotopische bijproducten: Let op kleine verschuivingen in Li-6/Li-7 en He-3; als ze optreden, moeten ze passen bij een “zwakke afmaker” en niet bij een grootschalige herschrijving.
• Kosmologische consistentie: Geen wijzigingen in dimensieloze constanten of interactietypen; tensieschaling is slechts een kleine retuning van relatieve tijdmeting.

IV. Toetsbare voorspellingen en controlepaden

• Bijna-nul micro-vervormingen van de Kosmische microgolfachtergrond:
  Toekomstige, gevoeligere spectrale missies zouden strengere μ/y-limieten moeten opleggen; de verwachte signaalsterkte ligt onder de huidige grenzen—dicht bij nul, maar niet exact nul.
• Heel kleine Spite-plateau-verschillen tussen omgevingen:
  Als tensieschaling de hoofdrol speelt, kunnen er uiterst kleine, systematische verschillen in lithium-7-plateauwaarden bestaan tussen grootschalige structuren (filamenten/knooppunten/voids). Grote steekproeven zijn nodig.
• Indicia voor afbraak van beryllium-7:
  Kleine, gekoppelde afwijkingen in Li-6/Li-7 en He-3 kunnen optreden; deze moeten worden onderscheiden van latere oppervlakteprocessen in sterren.
• Zwakke covariatie met tensionele lokale ruis:
  Als injectie werkelijk plaatsvond, hoort de statistische sterkte zwak positief te correleren met de vroege activiteitsgraad, in lijn met het elders geschetste beeld van een “diffuse bodemuplift”.

V. Relatie met traditionele benaderingen

• Een mildere versie van “injectie van nieuwe deeltjes”:
  Traditioneel geldt injectie als hoofdeffect en vraagt dit strakke fine-tuning. Hier draagt tensieschaling (micro-timing) het zwaartepunt, terwijl injectie degradeert tot een zeer zwak secundair effect—met minder druk op productspectra, levensduur en abundantie.
• Aanvulling op stellaire depletie:
  Een bescheiden, late oppervlakte-depletie wordt niet uitgesloten, maar is geen noodzakelijke, enige verklaring; indien aanwezig is het slechts een dunne verfijning bovenop de “dubbele correctie”.
• Compatibel met herwaardering van nucleaire snelheden:
  Voortgaande verfijning van reactiesnelheden blijft belangrijk. Met de nieuwste tabellen volstaat erkenning van kleine effecten van tensieschaling plus een zachte afmaker door achtergrondruis om de hardnekkige lithium-7-overschot te temperen.

VI. Analogie (alledaagse intuïtie)

Oventimer iets verzetten + een zachte deflatieprik
Tensieschaling is als het timerknopje nét iets sneller of langzamer draaien, zodat de optimale rijstijd iets opschuift; tensionele lokale ruis is de lichte tik vlak voor het serveren die een te hoge piek vlak maakt. De “cake” zelf (helium-4 en deuterium) blijft gelijk; alleen de te hoge lithium-7-top wordt afgevlakt.

VII. Samengevat

• Probleemkadering: Het lithium-7-raadsel vraagt om kleine bijstellingen in tijdas en verstoringssterkte, niet om een totale omverwerping van de standaard nucleosynthese.
• Primaire wijziging: Tensieschaling verschuift de “aan/uit-momenten” van de primordiale nucleosynthese licht, met een gerichte reductie van lithium-7 via het beryllium-7-kanaal.
• Fijnafwerking: Tensionele lokale ruis, toegepast in het juiste, zeer korte tijdsvenster met uiterst lage intensiteit, trimt beryllium-7 zonder deuterium of helium-4 te verstoren.
• Totale consistentie: Samen behouden de twee effecten de kernsuccessen van het standaardbeeld en bieden zij een toetsbaar, materieel pad naar oplossing, coherent met het verhaal van Algemeen onstabiele deeltjes, Statistische tensionele zwaartekracht en Tensionele lokale ruis.