Naukowcy poznali sekrety pierwszej cząsteczki wszechświata
Fizycy z niemieckiego Instytutu Fizyki Jądrowej im. Maxa Planka właśnie zmienili dekady dotychczasowej wiedzy na temat powstawania wszechświata. Wszystko dzięki eksperymentowi nad pierwszą cząsteczką, która pojawiła się w kosmosie - jonu wodorku helu. Okazuje się, że pełniła większą rolę w kreowaniu kosmosu, niż wcześniej zakładano.
Spis treści:
- Pierwsza cząsteczka wszechświata
- Zaprzeczenie wieloletniej wiedzy
- Element, z którego powstał kosmos
Pierwsza cząsteczka wszechświata
HeH⁺ - to symbol jonu wodorku helu, który do dziś możemy spotkać we wszechświecie w małych ilościach. Jest to o tyle zaskakujące, że był w nim od samego początku. Jest to bowiem pierwsza cząsteczka, która pojawiła się po Wielkim Wybuchu. Powstał poprzez oddziaływanie neutralnego atomu helu z protonem - jądrem wodoru.
Przez dekady naukowcy zakładali, że jon wodorku helu odgrywał dość pasywną rolę w powstawaniu naszego kosmosu. Niemniej fizycy z Instytutu Fizyki Jądrowej im. Maxa Planka w Heidenbergu odkryli, że prawda jest zupełnie inna. Zamiast tego cząsteczka pozostawała aktywna w tworzeniu nawet pierwszych gwiazd.
Zaprzeczenie wieloletniej wiedzy
Naukowcy z niemieckiego instytutu chcieli zbadać, jak pierwsza cząsteczka wszechświata naprawdę zachowywała się po Wielkim Wybuchu. Aby stworzyć takie warunki na Ziemi, wykorzystali Cryogenic Storage Ring (CSR), jedyny tego typu obiekt na świecie, który symuluje środowisko podobne do tego w kosmosie.
Zderzając przechowywane jony wodorku helu z wiązką neutralnych atomów deuteru, zespół był w stanie zaobserwować szybkość reakcji cząsteczki w ultrazimnych temperaturach. Podobne zjawiska miały miejsce na początku wszechświata. Według obecnych hipotez cząstki te powinny wtedy zwalniać. Jednak nawet w zimnym środowisku reakcje pozostały stałe.
Element, z którego powstał kosmos
Wyniki zespołu ujawniły również wady starszych modeli teoretycznych. Okazało się, że obecne założenia powierzchni energii potencjalnej używanej do przewidywania zachowania wodorku helu są błędne. Skorygowanie tej powierzchni doprowadziło symulacje do zgodności z danymi eksperymentalnymi. Nowe odkrycie wskazuje, że jon wodorku helu był nie tylko pierwszą cząsteczką wszechświata, ale odgrywał ogromną rolę w jego formowaniu.
Skuteczne chłodzenie jest niezbędne, aby chmury gazu zapadały się pod wpływem grawitacji i tworzyły gwiazdy. Ponieważ same atomy wodoru nie są w stanie skutecznie uwalniać ciepła w mroźnym środowisku, cząsteczki o momentach dipolowych, takie jak tlenek wodoru, odgrywały kluczową rolę w uwalnianiu tej energii poprzez promieniowanie.
HeH⁺ ulega również degradacji w wyniku zderzeń z atomami wodoru, wytwarzając jony, które ostatecznie prowadzą do powstania wodoru molekularnego. Ten łańcuch reakcji był niezbędny do formowania się gwiazd, kształtu układów planetarnych czy życia na Ziemi.
Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie Astronomy Astrophysics.
