بعد ثوانٍ من الانفجار الكبير ، أدى الكون الجديد إلى العناصر الأولى – الأشكال المؤلمة من الهيدروجين والهيليوم. هذه الجسيمات مجتمعة ، تزوير هيدريد الهيليوم – أول جزيء على الإطلاق. سيستغرق ولادة أول مائة مليون عام حتى يولد النجوم الأولى ، وقد حير العلماء منذ فترة طويلة الطبيعة الدقيقة للعمليات الكيميائية التي أدت إلى تشكيلها.
لمحاولة تفعيل قصة الأصل النجمي ، قام العلماء في معهد ماكس بلانك للفيزياء النووية في هايدلبرغ ، بإنشاء هيدريد الهيليوم في ألمانيا في المختبر. ووجدوا أنه من المحتمل أن يلعب دورًا أكبر بكثير في ولادة النجوم مما كانوا يعتقدون سابقًا ، مما ساعد غيوم الغاز البدائية على التخلص من حرارة كافية للانهيار في النجوم.
في الدراسة ، قام الباحثون بإعادة تصادم التصادم بين هيدريد الهيليوم والدوتيريوم فيما يعتقدون أنه تجربة فريدة من نوعها ، وفقًا لبيان صحفي. تشير النتائج التي توصلوا إليها ، التي نشرت في مجلة Astronomy & Astrophysics في 24 يوليو ، إلى أن معدل التفاعل لا يزال ثابتًا مع انخفاض درجة الحرارة ، مما يتناقض مع العمل السابق.
وقال هولجر كريكل ، وهو باحث في ماكس بلانك والمؤلف الرئيسي في الدراسة في بيان “تنبأت النظريات السابقة بانخفاض كبير في احتمال التفاعل في درجات حرارة منخفضة ، لكننا لم نتمكن من التحقق من ذلك إما في التجربة أو الحسابات النظرية الجديدة من قبل زملائنا”.
وأضاف: “يبدو أن تفاعلات (هيدريد الهيليوم) مع الهيدروجين المحايد والدوتيريوم كانت أكثر أهمية بالنسبة للكيمياء في الكون المبكر مما كان يفترض سابقًا”.
ينتج تفاعلان هيدريد الهيليوم الهيدروجين الجزيئي ، ومن المحتمل أن يكون تكوين النجوم بمساعدة في الكون المبكر. في البداية – التي تم تشكيلها في الدراسة – تصطدم نظير الهيدروجين الذي يحتوي على نيوترون بالإضافة إلى بروتون ، مع هيدريد الهيليوم لإنتاج ديوتيريديد الهيدروجين ، وهو شكل من أشكال الهيدروجين الجزيئي المكون من ذرة الهيدروجين وذرة الديوتيريوم. يحدث التفاعل الآخر عندما يصطدم هيدريد الهيليوم بذرة هيدروجين محايدة ، مما ينتج الهيدروجين الجزيئي المحايد. يعمل كل من أشكال الهيدروجين الجزيئي كموارد ، مما يساعد السدم على فقدان الحرارة ، والتكثيف ، وينهار في نهاية المطاف إلى النجوم.
استخدم الباحثون حلقة التخزين المبردة من Max Planck لتنفيذ تجربتهم. تتيح غرفة التفاعل منخفضة الحرارة هذه للعلماء دراسة التفاعلات الجزيئية والذرية في ظروف تشبه الفضاء. قام الفريق بتخزين أيونات هيدريد الهيليوم داخل الغرفة لمدة تصل إلى دقيقة في حوالي -450 درجة فهرنهايت (-267 درجة مئوية) ، ثم فرضها مع شعاع من ذرات الديوتيريوم المحايدة. لمراقبة كيف يختلف معدل الاصطدام مع طاقة الاصطدام – يرتبط بشكل مباشر بدرجة الحرارة – قاموا بتعديل السرعات النسبية لعوارض الجسيمات.
كان العلماء يعتقدون سابقًا أن معدل التفاعلات سوف يتباطأ مع انخفاض درجة الحرارة ، لكن نتائج هذه التجربة تشير إلى خلاف ذلك. وجد الباحثون أن المعدل ظل ثابتًا تقريبًا على الرغم من انخفاض درجات الحرارة. تشير هذه النتيجة المذهلة إلى أن هيدريد الهيليوم لا يزال نشطًا كيميائيًا حتى في الظروف الباردة ، وهو اكتشاف أن العلماء يجادلون في ورقتهم يجب أن يدفع إعادة تقييم كيمياء الهيليوم في الكون المبكر.