٣٫١١ لغز الليثيوم-٧ في التخليق النووي البدئي: تصحيح مزدوج بإعادة معايرة الشد وحقن الضجيج الخلفي

الصفحة الرئيسية ／ ٣ الفصل الثالث: الكون العياني

أولًا المصطلحات والنطاق

نبيّن نقص الليثيوم-٧ ضمن صورة خيوط الطاقة وخليج الطاقة. في الكون المبكر شكّلت الجسيمات غير المستقرة المعممة عبر أعمارها القصيرة تضاريس خلفية نصفية نسمّيها الجاذبية التنسورية الإحصائية. وعند التفكك أو الفناء حقنت حزَمًا موجية ضعيفة أضافت نسيجًا محليًا دقيقًا هو الضجيج الخلفي التنسوري. ابتداءً من هنا نستخدم هذه التسميات العربية فقط. ونشير كذلك إلى التخليق النووي البدئي للانفجار العظيم وإلى الخلفية الكونية الميكروية، وسنكتفي بأسمائهما العربية بعد هذه الإشارة الأولى.

ثانيًا الفجوة الرصدية والتحديات

ترصد أجواء النجوم العتيقة الفقيرة بالمعادن في ما يُعرف بهضبة سبايت وفرةً من الليثيوم-٧ أدنى من حسابات التخليق النووي البدئي المعتادة. مقدار النقص يتبدّل باختلاف العينات وأساليب التصحيح، لكنه يقارب عاملًا وحيدًا في المتوسط. في المقابل، تبقى كتلة الهيليوم-٤ النسبية ونسبة الديوتيريوم إلى الهيدروجين متسقتين مع الرصد عند اعتماد الكوسمولوجيا ومعدلات التفاعلات النووية نفسها. لذلك يصعب خفض الليثيوم-٧ وحده من غير الإخلال بهذين النجاحين. على سبيل المثال يَلزم فرض الاستهلاك السطحي النجمي أن يفسّر نقصانًا واسع النطاق وبسعة متقاربة من دون تعارض مع دلائل مثل الليثيوم-٦ والحديد. كما أن تحسين مقاطع التفاعل مفيد لكنه نادرًا ما يكفي لخفض الليثيوم-٧ وحده. ومن ناحية أخرى تتطلب سيناريوهات الحقن المبكر لفيزياء جديدة مواءمة دقيقة لطيف النواتج وكثافتها وأعمارها، مع تجنّب الإضرار بالديوتيريوم أو بطيف الخلفية الكونية الميكروية.

ثالثًا الآلية الفيزيائية: تصحيح مزدوج بإعادة معايرة الشد وحقن الضجيج الخلفي

١. إعادة معايرة الشد: نعيد مزامنة ساعتَي التفاعل والتبريد بلطف.
في خليج طاقة كثيف يعيد مقدار الشد ضبط المقياس النسبي بين سرعة التفاعلات الميكروسكوبية وإيقاع التبريد بنسبة صغيرة شبه متجانسة على محور الزمن. لا تتبدّل صيغ التفاعل ولا الثوابت اللابعدية. يبرز الأثر في فترتين رئيسيتين. الأولى عند تجمّد نسبة النيوترونات إلى البروتونات على مقياس الثواني، حيث يجب أن تبقى المعايرة ضئيلة كي لا تمسّ خط أساس الهيليوم-٤. والثانية بين مئات وآلاف الثواني، أي منذ انفتاح عنق زجاجة الديوتيريوم حتى تكوّن البيريليوم-٧؛ ففي هذا الطور يكون البيريليوم-٧ حساسًا لإيقاع التبريد وزمن تراكب التفاعلات، وأي تقديم أو تأخير طفيف للحظة الاشتعال أو التوقف يضيّق نافذة الإنتاج القصوى أو يزحزحها، فتتناقص الحصيلة الصافية. الصورة التقريبية أشبه بوصفة ثابتة نحرك فيها مؤقّت الفرن قليلًا فيتبدّل فقط توقيت اللحظة المثلى.

٢. حقن الضجيج الخلفي: لمسة تشطيب نادرة وقصيرة وانتقائية.
في بيئة مبكرة عالية الكثافة تظهر الجسيمات غير المستقرة المعممة وتختفي بسرعة. ما تنتجه من موجات عريضة ضعيفة التآلف يَحرص على الالتحام الحراري سريعًا ويدخل السجل الحراري للكون، لكن إحصائيًا يمكن أن تقع حقنات ميكروسكوبية نادرة ومُحكمة التوقيت. إذا حدثت الحقنة في طور سيادة البيريليوم-٧ أمكن لقدر ضئيل من النيوترونات أو لطيف ضيق من الفوتونات اللطيفة أن يكسّر البيريليوم-٧ تفضيليًا من غير أن يمسّ الديوتيريوم أو الهيليوم-٤. مثال ذلك تفاعل البيريليوم-٧ مع نيوترون ليتحوّل إلى ليثيوم-٧ ثم تفاعله مع بروتون ليعطي هيليوم-٤، وهو مسار يخفض وفرة الليثيوم-٧ النهائية. كما يستطيع طيف ضيق وضعيف وقصير من الفوتونات أن يستهدف نوافذ امتصاص أكثر هشاشة للبيريليوم-٧ والليثيوم-٧، فيقصّ فائض البيريليوم-٧ من غير تسخينٍ زائد للديوتيريوم. ويجب أن تبقى شدة الحقن ومدته أدنى بكثير من الحدود الراهنة لتشوّهات ميو وياء في الخلفية الكونية الميكروية ومن قيود اتزان العناصر الخفيفة. المقصود تشذيب جراحي لا إعادة كتابة للمشهد كله. التشبيه المطبوخي: الطبق جاهز، ونُسوي قبل التقديم الانتفاخ الزائد بقطعٍ صغير من غير تغيير النكهة.

٣. تكامل الأثرين: نضبط الإيقاع ثم ندفع دفعًا خفيفًا.
تضيّق إعادة معايرة الشد نافذة تكوين البيريليوم-٧ أو تزحزحها وتخفض حصيلته الأساسية. وبعدها يزيل حقن الضجيج الخلفي ما تبقى من البيريليوم-٧. وبهذا ينخفض الليثيوم-٧ إلى الحزمة المرصودة، فيما تبقى قيم الديوتيريوم والهيليوم-٤ في نطاق النجاح.

رابعًا المعايير والقيود لحماية النجاحات القائمة

• يجب تقييد معايرة التوقيت على مقياس الثواني بقوة حفاظًا على كتلة الهيليوم-٤ النسبية.
• على نافذة التوقيت وطيف الحقن وشدته أن تتجنب عتبات تدمير الديوتيريوم.
• ينبغي أن تبقى الحقنات المسموح بها أدنى كثيرًا من حدود تشوّه ميو وياء في الخلفية الكونية الميكروية، وأن لا تخلّف إلا أثرًا باهتًا إن وُجد.
• نراقب التأثيرات النظيرية الجانبية مثل انزياحات صغيرة متناسقة في نسبة الليثيوم-٦ إلى الليثيوم-٧ وفي الهيليوم-٣، على أن تدلّ أحجامها على تشذيبٍ خفيف لا على إعادة بناء شاملة.
• تبقى الثوابت اللابعدية وأنماط التآثر ثابتة؛ فإعادة معايرة الشد ليست إلا تعديلًا زمنيًا طفيفًا.

خامسًا إشارات قابلة للتحقق ومسارات فحص

نتوقع أن تكون تشوّهات طيف الخلفية الكونية الميكروية قريبة من الصفر. وستشدّد أدوات التحليل الطيفي الأدق حدود ميو وياء. الإشارة المتوقعة أدنى من العتبات الحالية وقريبة جدًا من الصفر، لكنها ليست صفرًا تمامًا. إلى ذلك، إذا كانت إعادة معايرة الشد هي العامل الغالب فقد تُظهر هضبة سبايت فروقًا منهجية صغيرة بين البيئات الكونية واسعة النطاق مثل الخيوط والعُقد والفراغات، ولن تُلتقط إلا بإحصاءات ضخمة. ويمكن طلب قرائن مرافقة على تكسير البيريليوم-٧ في انحرافات ضعيفة ومتناسقة لنسب الليثيوم-٦ إلى الليثيوم-٧ وللوثرة النظيرية للهيليوم-٣، مع فصل دقيق لآثار العمليات النجمية المتأخرة. وإذا وقع حقن الضجيج الخلفي فعلًا فسترتبط شدته الإحصائية ارتباطًا ضعيفًا بمستويات الفعالية الكونية المبكرة، بما ينسجم مع الارتفاع المنتشر لخط الأساس الموصوف في موضع آخر.

سادسًا العلاقة بالمقاربات الشائعة

تجعل سيناريوهات الحقن بجسيمات جديدة الحقنَ هو الأثر الرئيس، فتحتاج إلى ضبط دقيق للأطياف والأعمار والوفورات. في عرضنا تنتقل الريادة إلى إعادة معايرة الشد بوصفها مزامنةً للتوقيت، ويتراجع الحقن إلى أثر ثانوي ضعيف، وبذلك يخف الضغط على معاملات الضبط. لا نستبعد نقصانًا سطحيًا نجميًا متوسطًا ومتأخرًا، لكنه ليس شرطًا لازمًا للتفسير، وإن حدث فسيكون مجرد تحسين طفيف للتصحيح المزدوج. ويبقى الإطار منسجمًا مع مساعي تحسين معدلات التفاعل النووي؛ فبناءً على الجداول الأحدث يكفي قبول معايرة معتدلة مع تشذيب انتقائي لإزالة «فائض الليثيوم-٧ العنيد» من غير المساس بالنجاحات الأخرى.

سابعًا تشبيه مبسّط

مؤقّت فرن مع شقّ دقيق. تضبط إعادة معايرة الشد المؤقّت قليلًا فتتحرّك نافذة الانتفاخ المثالي. ثم يأتي حقن الضجيج الخلفي قبل التقديم مباشرة ليُسطّح قمة الليثيوم-٧ الزائدة وحدها. ويبقى جسد الكعكة، أي الهيليوم-٤ والديوتيريوم، كما هو.

ثامنًا خلاصة

• المشكلة تحتاج إلى تعديلات دقيقة وصغيرة في التوقيت والحقن الميكروي بدل إعادة بناء مرحلة الكون المبكر كاملة.
• إعادة معايرة الشد تقدّم أو تؤخر قليلًا دورة التشغيل والإيقاف في التخليق النووي البدئي، فتخفض على نحو تفضيلي المسار الذي يغذي الليثيوم-٧ عبر البيريليوم-٧.
• الضجيج الخلفي التنسوري، إذا حُقن لفترة قصيرة وبانتقائية في اللحظة المناسبة، يقلّص البيريليوم-٧ من غير أن يزعزع الديوتيريوم أو الهيليوم-٤.
• تآزر التصحيحين يحفظ أهم مكاسب التخليق النووي البدئي ويفتح مسارات قابلة للاختبار، ويبقى متسقًا مع سلسلة العلية التي تربط الجسيمات غير المستقرة المعممة بالجاذبية التنسورية الإحصائية والضجيج الخلفي التنسوري.