دانشمندان موفق شدند برای نخستین‌بار در شرایط آزمایشگاهی، نخستین مولکول شکل‌گرفته پس از پیدایش جهان را بازسازی کنند؛ مولکولی که نقش کلیدی در خنک شدن کیهان اولیه و آغاز شکل‌گیری ستارگان ایفا کرده است. این دستاورد علمی، در مؤسسه فیزیک هسته‌ای ماکس پلانک آلمان و با استفاده از فناوری‌های پیشرفته در دمای نزدیک به صفر مطلق به‌دست آمده است.
آغاز کیهان و تولد نخستین مولکول‌ها
حدود ۱۳.۸ میلیارد سال پیش، جهان با انفجار بزرگ (بیگ بنگ) آغاز شد؛ لحظه‌ای که کیهان فوق‌العاده داغ و متراکم بود. تنها چند ثانیه پس از این رویداد، دمای جهان به‌تدریج کاهش یافت و نخستین عناصر یعنی هیدروژن و هلیوم در حالت یونیزه شکل گرفتند. اما حدود ۳۸۰ هزار سال طول کشید تا دمای کیهان به حدی برسد که اتم‌های خنثی پدیدار شوند و واکنش‌های شیمیایی اولیه آغاز شود.
در این مرحله، نخستین مولکول شناخته‌شده کیهان یعنی یون هیدرید هلیوم (HeH⁺) شکل گرفت؛ ترکیبی از یک اتم خنثای هلیوم و یک یون هیدروژن. این مولکول آغازگر زنجیره‌ای از واکنش‌ها بود که در نهایت به تولید هیدروژن مولکولی (H₂) انجامید؛ رایج‌ترین مولکول در جهان که نقش حیاتی در خنک‌سازی ابرهای گازی و شکل‌گیری ستارگان دارد.
بازسازی شرایط کیهان اولیه در آزمایشگاه
در آزمایشگاه حلقه ذخیره‌سازی برودتی مؤسسه ماکس پلانک، پژوهشگران موفق شدند شرایطی مشابه کیهان اولیه را در دمای چند کلوین (حدود منفی ۲۶۷ درجه سانتی‌گراد) بازسازی کنند. در این آزمایش، یون‌های هیدرید هلیوم در یک حلقه ۳۵ متری ذخیره شدند و با پرتوهایی از اتم‌های هیدروژن خنثی برخورد داده شدند. هدف از این برخوردها، بررسی نرخ واکنش‌های شیمیایی در دماهای مختلف بود.
یافته‌ای برخلاف انتظار؛ واکنش‌ها در دمای پایین متوقف نمی‌شوند
برخلاف پیش‌بینی‌های پیشین، نتایج آزمایش نشان داد که کاهش دما تأثیر منفی بر سرعت واکنش‌ها ندارد. دکتر هولگر کرکل، از اعضای تیم تحقیقاتی، اعلام کرد: «بر اساس نظریه‌های قبلی، انتظار می‌رفت واکنش‌ها در دماهای پایین به‌شدت کاهش یابند، اما آزمایش‌های ما نشان داد که این فرضیه نادرست است.»
این کشف نشان می‌دهد که واکنش‌های یون هیدرید هلیوم با هیدروژن در دوران اولیه کیهان، بسیار مؤثرتر از آن چیزی بوده‌اند که تاکنون تصور می‌شد. این واکنش‌ها نقش مهمی در خنک‌سازی کیهان و فراهم‌سازی شرایط لازم برای آغاز همجوشی هسته‌ای و تولد ستارگان داشته‌اند.
اهمیت پژوهش در درک منشأ ستارگان و ساختار کیهان
نتایج این پژوهش که در نشریه علمی «اخترشناسی و اخترفیزیک‌شناسی» منتشر شده، می‌تواند مسیر تازه‌ای در مطالعات مربوط به شیمی کیهان و منشأ ساختارهای بزرگ‌مقیاس مانند ستارگان و کهکشان‌ها باز کند. بازسازی نخستین مولکول جهان، نه‌تنها گامی مهم در فهم تاریخچه کیهان است، بلکه می‌تواند به توسعه مدل‌های دقیق‌تر از تحول کیهانی در دوران پس از بیگ بنگ کمک کند.
لعیا آزاده
من فارغ‌التحصیل رشته رسانه و ارتباطات هستم و از همان دوران دانشگاه به پتانسیل فضای مجازی و رسانه‌های دیجیتال برای تولید محتوا علاقه‌مند شدم. فعالیت حرفه‌ای خودم را از سال ۱۳۹۷ با مدیریت یک وبلاگ و شبکه‌های اجتماعی برای یک برند کوچک آغاز کردم. پس از کسب تجربه در زمینه تولید محتوای دیجیتال و بازاریابی، اکنون به عنوان دبیر سرویس محتوای دیجیتال در یک مجله اینترنتی شناخته‌شده فعالیت می‌کنم. تلاش من این است که با بهره‌گیری از روندهای جدید، محتوایی جذاب و تعاملی برای مخاطبان تولید کنم.