Une étude, dont les résultats intitulés «7Be(n,α)4He Reaction and the Cosmological Lithium Problem: Measurement of the Cross Section in a Wide Energy Range at n_TOF at CERN» ont été publiés dans la revue Physical Review Letters, a permis, grâce à une nouvelle mesure de précision d’un processus participant à la production cosmique du lithium, d'apporter une pièce manquante au puzzle du lithium cosmologique.

Rappelons tout d'abord en quoi consiste le problème du lithium cosmologique. Il découle de la comparaison entre les observations et les calculs découlant de «la théorie qui décrit la production des noyaux pendant les phases primordiales de l’Univers», autrement dit la nucléosynthèse du Big Bang qui «suppose que l’ensemble des éléments les plus légers et les plus abondants de l’Univers (l’hydrogène, l’hélium et le lithium) se sont formés juste après le Big Bang».

Il apparaît que, «si les observations et la théorie coïncident parfaitement dans le cas de l’hydrogène et de l’hélium, la quantité de lithium effectivement observée est environ trois fois plus faible que celle prédite par la théorie». L'une des explications avancées pour expliquer cette divergence est qu'elle «pourrait être liée à la transformation d’un isotope instable du béryllium, le béryllium-7, en lithium».

Plus précisément, comme «la quantité de lithium cosmologique est pour l’essentiel déterminée par la production et la destruction du béryllium-7», plus il y a de béryllium-7, «plus le lithium est abondant». Cependant, «si le béryllium est détruit, pour une raison ou une autre, la quantité de lithium baisse en conséquence» de sorte qu'une «sous-estimation de la destruction du béryllium-7 primordial, notamment lors de réactions avec des neutrons» pourrait expliquer «que la valeur prédite par la théorie soit plus élevée» que celle observée.

Comme «les estimations théoriques de la probabilité de la destruction du béryllium-7 dans une réaction particulière, ayant comme produit final deux noyaux d’hélium, se fondent sur une seule et unique mesure, réalisée en 1963 auprès du réacteur Ispra, en Italie», la collaboration n_TOF a entrepris d'effectuer de nouvelles mesures, plus précises.

C'est ainsi qu'en particulier, «la réaction entraînant la destruction du béryllium-7» en «ayant deux noyaux d’hélium comme produit final», a été «mesurée pour la première fois pour une vaste gamme d’énergies des neutrons et avec un haut degré de précision». Cette mesure a été possible en raison de «la luminosité extrêmement élevée du faisceau de neutrons dans EAR2, zone d’expérimentation récemment construite auprès de l’installation n_TOF».

Comme «les résultats indiquent que, aux énergies pertinentes pour l’étude de la nucléosynthèse du Big Bang, la probabilité de cette réaction entraînant la destruction du béryllium-7 est dix fois inférieure à celle utilisée dans les calculs théoriques», il en découle «que le taux de destruction est encore plus faible que supposé jusqu’ici, et que ce n’est pas de ce côté-là que se cache la solution au problème du lithium cosmologique».