近日，物理学院天体物理理论团队在《The Astrophysical Journal Letters》期刊在线发表了题目为“Effect of Magnetic Field Dissipation on Primordial Li Abundance”的论文。硕士生陆漪妮为第一作者，日下部元彦副教授通讯作者。论文链接(https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ac33b3)。

宇宙中氦元素的观测丰度，微波背景辐射和宇宙膨胀支持了大爆炸理论。然而，标准的大爆炸核合成模型并不能解释银河系贫金属恒星中的锂丰度。银河系贫金属恒星是在极早期形成的，被认为保留了来自大爆炸核聚变的原始锂丰度。标准模型预测的锂丰度大约是天文观测到的丰度的3倍，这个问题可能与大爆炸核聚变有关。

天文观测上发现各种尺度上的天体都有磁场，包括恒星、行星、卫星、星际介质、星系和星系团。然而，银河磁场的起源仍然未知，是天文学中最大的问题之一，在早期宇宙中种子磁场的产生是对这个问题的一个可能的解释。由于宇宙膨胀，宇宙的温度随着时间的推移而下降。跟据理论预测，在极早期的宇宙中，原始磁场是在电弱相变（当宇宙温度约为二千万亿度时）和中微子解耦(当宇宙温度约为百亿度时)时产生的。当宇宙的温度下降至十亿度时会发生大爆炸核聚变，产生氦、锂等原始核素。

本研究探讨了磁场耗散对原始丰度的影响。正如在太阳的磁场活动中观察到磁场耗散能将磁场的能量转化为带电粒子的动能，而这些加速粒子以“太阳高能粒子”的形式到达地球。如果早期宇宙被磁化，那么磁场耗散会在宇宙演化的过程中产生高能的宇宙线核。而宇宙线核可以引起非热核反应，并改变原始元素的丰度。来自《the Astrophysical Journal Letters》期刊的图片显示了早期宇宙中的磁重联导致原子核和电子的射流的图像。

以下结果是通过对非热大爆炸核聚变的理论计算得到的。如果在二亿度温度下的电子-正电子湮灭期之后，通过磁场耗散并且使用总宇宙能量的0.01%–0.1%来进行核加速，则可以解释锂问题。因此，本文为锂问题提供了一种新的解决途径。