На самому початку Всесвіту, ще до утворення перших зір, у хмарах нейтрального водню, вже проходили перші хімічні реакції. Нещодавно науковцям вдалося відтворити їх у лабораторії.
Початок Всесвіту
На Землі ми весь час маємо справу з хімічними реакціями. І чимало з них можуть відбуватися тільки тому, що наша планета існує. Проте в космосі теж відбувається чимало перетворень одних речовин на інші. Однак що було на самому початку Всесвіту, коли навіть зір ще не існувало? Чи була вже тоді якась найперша хімічна реакція?
Науковці з інституту фізики Макса Планка кажуть, що знають, якою вона була, і вже навіть повторили її у своїй лабораторії. Однак тут потрібні додаткові пояснення. Одразу після Великого вибуху, коли речовина вже встигла відділитися від випромінення, виникли атоми тільки двох типів: водень та гелій.
При цьому до моменту, коли Всесвіту виповнилося 380 тис. років вони лишалися повністю іонізованими, тобто електрони були відірвані від ядер. І лише пізніше атоми стали нормальними, що, однак означало початок темних віків — періоду, який тривав, поки через десятки мільйонів років не спалахнули перші зорі.
Перша хімічна реакція
І от науковці стверджують, що ще в той час існувала перша складна молекула і, відповідно, відбувалися реакції її утворення і розпаду. Мова про іон гідриду гелію (HeH⁺), який складався з нейтрального атома гелію та іонізованого водню.
Пізніше ці молекули почали розпадатися і заміщуватися звичним нам нейтральним молекулярним воднем. Але ще до того, як цей процес закінчився, разом гідрид гелію та водень почали утворювати перші протозорі.
Дослідники з Інституту ядерної фізики імені Макса Планка (MPIK) у Гейдельберзі вперше успішно відтворили цю реакцію в умовах, подібних до тих, що були в ранньому Всесвіті. Вони досліджували реакцію HeH⁺ з дейтерієм, ізотопом водню, що містить додатковий нейтрон в атомному ядрі поряд з протоном. Коли HeH⁺ реагує з дейтерієм, замість H₂⁺ поряд з нейтральним атомом гелію утворюється іон HD⁺.
Експеримент був проведений на кріогенному накопичувальному кільці (CSR) в MPIK у Гейдельберзі — унікальному в усьому світі інструменті для дослідження молекулярних та атомних реакцій в умовах, подібних до космічних. Для цього іони HeH⁺ зберігалися в кільці іонного накопичувача діаметром 35 м протягом 60 с за температури у кілька кельвінів (-267 °C) та накладалися на них із пучком нейтральних атомів дейтерію. Змінюючи відносну швидкість обох пучків, науковці змогли простежити, як частота зіткнень залежить від енергії, що, своєю чергою, прямо пов’язана з температурою.
За матеріалами phys.org
