قِدرٌ فيه حساءٌ يغلي ثم يبدأ فجأةً بالبرودة بسرعة جنونية — هكذا تقريبًا بدا الكون بعد دقائق قليلة من الانفجار العظيم. كانت الحرارة تنخفض، وبدأت البروتونات والنيوترونات تلتصق معًا لتكوين أولى النوى: نوى الهيدروجين والهيليوم والديوتيريوم والليثيوم. تُسمى هذه العملية التخليق النووي الأولي، ونتائجها بمثابة كتاب طبخ. فبمعرفة كمية كل مكوّن ناتج، يمكننا التحقق مما إذا كنا نفهم وصفة التوسع بشكل صحيح.
لكن ماذا لو تسللت كتابة خاطئة إلى الكتاب؟ اختبر مؤلفو الدراسة ثلاثة نماذج كونية تتصرف فيها الإنتروبيا (مقياس الفوضى) لأفق الكون بشكل غير تقليدي. الأفق هو حدود وهمية لا يمكننا النظر إلى ما وراءها، لأن الضوء القادم من هناك لم يصل إلينا بعد. في النماذج الجديدة، تنمو إنتروبيا الأفق أسرع أو أبطأ من المعتاد، وبالتالي يجب أن يتغير معدل التوسع أيضًا. وللتحقق من أن هذا لن يُفسد الكون المبكر، حسب العلماء كيف تتغير درجة حرارة تجمّد النيوترونات — اللحظة التي تتباطأ فيها التفاعلات التي تشملها بشكل حاد — وكمية الهيليوم والديوتيريوم التي تتكوّن بعد ذلك.
القيود المفروضة من الهيليوم والديوتيريوم كانت متساهلة إلى حد ما — معظم الخيارات مقبولة. لكن درجة حرارة تجمّد النيوترونات تستبعد أكثر الافتراضات جرأة، تاركةً ممرًا ضيقًا من القيم المسموح بها. أما الليثيوم، فكما هو الحال دائمًا، يخرج عن النطاق: كميته المرصودة في النجوم القديمة أقل من القيمة المحسوبة، وهذا اللغز — «مشكلة الليثيوم الكونية» — لم يُحل حتى الآن. لكن النماذج الجديدة لا تزيد الأمر سوءًا.
والآن عن المفاجأة الكبرى. المعاملات التي تحتاجها هذه النماذج لتفسير التوسع المتسارع للكون اليوم (ما نسميه الطاقة المظلمة) وُجدت داخل المنطقة المسموح بها. بعبارة أخرى، الإعداد نفسه يعمل لكلٍّ من الحساء الحارق في الدقائق الأولى وللتباعد البارد للمجرات اليوم. الأمر كما لو أن مفتاحًا واحدًا يصلح لقفل الباب الأمامي وللخزنة — مصادفة نادرة وقيمة تشير إلى الاتساق الداخلي للنماذج.
وهكذا، أكد ميزان المطبخ الخاص بالتخليق النووي الأولي أن الوصفة ذات الإنتروبيا المعدّلة للأفق لا تفسد الطبق. وهذا يعني أنه يمكننا بثقة أكبر دراسة كيف ستظهر هذه الأفكار في عصور كونية أخرى.
كما كتبه المؤلفون، بالإنجليزية arXiv:2604.19545
In this work, we investigate the viability of some cosmological models derived from generalized horizon entropies, using Big Bang Nucleosynthesis (BBN) constraints. By analyzing the deviations in the expansion rate, we derive bounds on the model parameters from freeze-out temperature, helium, and deuterium abundances. Our results show that the freeze-out condition provides the most stringent constraint, while helium and deuterium bounds remain consistent across all models. Although lithium constraints are not satisfied, this discrepancy is attributed to the well-known cosmological lithium problem. Furthermore, the parameter values required for late-time cosmic acceleration are found to lie well within the BBN bounds, demonstrating consistency between early- and late-Universe behavior. These results establish the viability of the considered models within the framework of BBN.
الديوتيريوم هو «الهيدروجين الثقيل»: نواته تتكون من بروتون ونيوترون. وهو هشّ للغاية لدرجة أن معظمه يحترق في النجوم، وكل ما نراه اليوم هو بقايا التخليق النووي الأولي التي لم تمسها إعادة التدوير النجمية.