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根据大爆炸理论人们可以预言早期宇宙产生的D,3He,4He和7Li的丰度。理论预测的D,3He,4He丰度值与天文观测值符合的很好,但是7Li的预测值却是观测值的3倍,此即宇宙锂问题。为了解决这个悬而未决的问题,人们投入巨大的精力,但是传统核物理方面的努力似乎是徒劳无功。这一长期存在的问题促使人们引入各种各样的奇异宇宙模型来理解我们早期的大爆炸核合成图像,例如引入标准模型外的新粒子和作用。 本论文第一个工作是研究非广延统计对大爆炸轻元素丰度的影响。通常人们认为宇宙初期等离子体满足经典的麦克斯韦-玻尔兹曼速度分布。然而,在极端高温的复杂天体环境下,这一分布是否成立值得研究。在非广延统计(Tsallis统计)构架内,我们利用广义速度分布来描述原初等离子体,进而研究其对大爆炸轻元素丰度的影响。广义分布是由非广延参数q来刻画,当q=1时,非广延速度分布则退化为经典的麦克斯韦-玻尔兹曼分布。我们经研究发现当非广延参数1.063<q<1.082时,D,4He和7Li的丰度预测值与天文观测值符合的都很好。因此,我们首次在标准模型框架下找到了一种解决宇宙锂丰度问题的新方法。 论文第二个工作是对7Be(n,α)4He反应率的研究。7Be(n,α)4He作为大爆炸核合成中破坏7Be第二重要的反应,其热核反应率迄今都没有进行过很好的研究。当前BBN模拟以及反应率数据库采用的依旧是1969年首次由Wagoner估算的反应率。然而,该反应率只是对直接反应贡献的一个简单估计,后来的实验表明共振贡献也应包括在内。我们基于已有的4He(α,n)7Be和4He(α,p)7Li截面数据,利用电荷对称原理和细致平衡原理,重新计算了7Be(n,α)4He的反应率。新的反应率只有Wagoner的约1/10。我们所作大爆炸核合成模拟表明,相对于采用Wagoner反应率,采用更新后的反应率仅仅会对7Li的产额有1.2%的增量,这使得锂问题变得更加糟糕。另外,模拟显示新的反应率使得该反应在破坏7Be的作用上从第二位降到第三位,而7Be(d,p)24He反应上升到第二位。值得注意的是,在非标准BBN模型中,7Be(n,α)4He反应率对于解决锂丰度问题很重要,需要进一步研究。