В самом начале Вселенной, еще до образования первых звезд, в облаках нейтрального водорода уже шли первые химические реакции. Недавно ученым удалось воспроизвести его в лаборатории.
Начало Вселенной
На Земле мы постоянно имеем дело с химическими реакциями. И многие из них могут происходить только потому, что наша планета существует. Однако в космосе тоже происходит немало превращений одних веществ в другие. Однако что было в самом начале Вселенной, когда даже зрение еще не существовало? Была ли уже тогда какая-нибудь первая химическая реакция?
Ученые из института физики Макса Планка говорят, что знают, какой она была и даже повторили ее в своей лаборатории. Однако здесь требуются дополнительные пояснения. Сразу после Большого взрыва, когда вещество уже успело отделиться от излучения, возникли атомы только двух типов: водород и гелий.
При этом к моменту, когда Вселенной исполнилось 380 тыс. лет, они оставались полностью ионизированными, то есть электроны были оторваны от ядер. И только позже атомы стали нормальными, что, однако, означало начало темных веков — периода, который длился, пока через десятки миллионов лет не вспыхнули первые звезды.
Первая химическая реакция
И вот ученые утверждают, что еще в то время существовала первая сложная молекула и, соответственно, происходили реакции ее образования и распада.
Позднее эти молекулы начали распадаться и замещаться привычным нам нейтральным молекулярным водородом.
Исследователи из Института ядерной физики имени Макса Планка (MPIK) в Гейдельберге впервые успешно воспроизвели эту реакцию в условиях, подобных тем, что были в ранней Вселенной. Они исследовали реакцию HeH⁺ с дейтерием, изотопом водорода, содержащим дополнительный нейтрон в атомном ядре рядом с протоном. Когда HeH⁺ реагирует с дейтерием, вместо H₂⁺ рядом с нейтральным атомом гелия образуется ион HD⁺.
Эксперимент был проведен на криогенном накопительном кольце (CSR) в MPIK в Гейдельберге — уникальном во всем мире инструменте для исследования молекулярных и атомных реакций в условиях, подобных космическим. Для этого ионы HeH⁺ хранились в кольце ионного накопителя диаметром 35 м в течение 60 с при температуре в несколько кельвинов (-267 °C) и накладывались на них с пучком нейтральных атомов дейтерия. Изменяя относительную скорость обоих пучков, ученые смогли проследить, как частота столкновений зависит от энергии, которая, в свою очередь, напрямую связана с температурой.
По материалам phys.org
