研究成果

锂是太阳系当中最稀有的元素之一。宇宙线中有两种稳定的锂同位素，锂-6（由3个质子和3个中子组成）和锂-7（由3个质子和4个中子组成）。传统理论认为，宇宙中的大部分锂元素来自宇宙线和星际物质的碰撞，宇宙大爆炸产生少量的原初锂元素，低质量恒星也可能产生初级锂-7成分。因此，测量宇宙线锂同位素对于理解宇宙的形成和早期演化具有重要意义。但受限于实验数据的不足，一直以来对锂-7的起源缺乏充分认识。

阿尔法磁谱仪（AMS）实验是诺贝尔物理学奖得主丁肇中教授所领导的大型国际合作实验。AMS安装在国际空间站上，自2011年运行至今，收集了大量的精确宇宙线数据。AMS团队近期完成了对宇宙线锂同位素的分析，从AMS实验所收集的2300亿宇宙线数据中找到了97万锂-6原子核和104万锂-7原子核，在19亿伏至250亿伏（即1.9 GV 至 25 GV）的刚度范围内测量了锂同位素能谱。这是迄今为止能量范围最广、精度最高的宇宙线锂同位素测量结果，为探明锂元素的起源提供了新的实验证据。分析表明，宇宙线的锂同位素是由宇宙线和星际物质碰撞产生的次级产物，排除了存在显著初级锂-7成分的理论假设，这是近年来宇宙线研究的重要进展。

该研究工作由山东高等技术研究院、麻省理工学院、日内瓦大学团队主导完成，许伟伟研究员、陈尧副研究员、魏嘉辉助理研究员和李金华博士等青年科研人员作出了重要贡献。论文近期发表于物理学顶尖期刊《物理评论快报》（PRL）（https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.134.201001），获得PRL“编辑推荐”。著名科普杂志《Physics》对该成果进行了亮点报道（https://physics.aps.org/articles/v18/s64 ）。

AMS锂同位素测量结果（黄色）排除了宇宙线初级锂-7成分模型（蓝色），且AMS的测量精度也对次级锂成分模型（绿色）提出了更高的要求。