خب بچه‌ها، اولين مولکول جهان، یعنی هیلیوم هیدراید (که با نماد HeH⁺ می‌نویسنش)، دوباره ثابت کرد که کلی حرف جدید برای گفتن داره! اینبار دانشمندها حسابی سورپرایز شدن چون فهمیدن این مولکول عجیب، تو دمای خیلی پایین (تقریباً شبیه همون وضعیت جهان بعد از بیگ‌بنگ)، کلی فعال‌تر از چیزی بوده که قبلاً فکر می‌کردن.
ماجرا رو براتون ساده تعریف کنم: محقق‌های موسسه ماکس پلانک نور هسته‌ای توی شهر هایدلبرگ آلمان اومدن یه آزمایش باحال انجام دادن. اینا یه جایی ساختن اسمش Cryogenic Storage Ring یا همون CSR – که یعنی حلقه نگهداری بسیار سرد، جایی که محیطش رو شبیه فضا و فقط چند درجه سردتر از صفر مطلق می‌کنن. (صفر مطلق یعنی جایی که دیگه مولکول‌ها انرژی ندارن، اندازه‌ای سرد که غیرقابل باور میشه)
توی این آزمایش، دانشمندها یون‌های HeH⁺ رو گرفتن و انداختن تو این دستگاه شبیه‌ساز و بعد هم یه دافعه از دوترون‌های خنثی فرستادن (دوترون یه نوع سنگین‌تر هیدروژنه، بهش آب سنگین هم می‌گن). هدفشون چی بود؟ اینکه ببینن این هیلیوم هیدراید تو این شرایط چه عکس‌العمل شیمیایی نشون میده.
تا همین دیروز، دانشمندها می‌گفتن HeH⁺ تو شرایط خیلی سرد (مثل وقت‌هایی که جهان نوزاد بود) تقریباً خاموش میشه و شیمیایی دیگه فعالیت خاصی نداره. اما نتیجه آزمایش نشون داد اصلاً اینطور هم نیست! برعکس، واکنش‌ها ادامه داشتن و حتی تقریباً با همون ریتم قبلی. یعنی این HeH⁺ واقعاً تو شیمیدونی دست‌کمی از قهرمانا نداره!
حالا چرا این ماجرا مهمه؟ چون وقتی جهان از حالت آتیش‌بازی بیگ‌بنگ دراومد و تازه سرد شد، هنوز ستاره‌ای وجود نداشت. یجور میشه گفت تو “عصر تاریکی کیهانی” بودیم. اون زمان فقط گازه که تو فضا شناوره و برای اینکه این گازه بتونه جمع بشه و بشه ستاره، باید خنک بشه. اما هیدروژن تنها (که فراوان‌ترین عنصر جهانه) خودش تنهایی نمی‌تونه تو دمای پایین انرژی اضافیش رو بیرون بده. اینجا همون جایی بود که HeH⁺ و مولکول‌هایی که یه بار الکتریکی دارن (بهش می‌گن dipole moment یعنی مولکول مثل یه آهنربای کوچولو دارای دو قطبه)، وارد میدان شدن؛ اینا با تابش انرژی یا همون حرارت اضافی رو به شکل نور بیرون میندازن و کمک می‌کنن گازها خنک و فشرده بشن تا ستاره‌ها شکل بگیرن.
تا امروز دانشمندها فکر می‌کردن نقش HeH⁺ خیلی کمرنگ بوده و انگار تماشاچی بوده! ولی حالا با این نتایج فهمیدن خودش حسابی تو ماجرا حضور داشته و شیمی پیش‌زمینه ستاره‌سازی رو دگرگون کرده.
یه نکته خیلی جالب هم اینکه این تیم کنار یه فیزیکدان نظری به اسم یوهان اسکریبانو کار کردن و فهمیدن خطای بزرگی تو مدل انرژی قدیمی که برای پیش‌بینی رفتار HeH⁺ استفاده می‌شده بود. وقتی این خطا رو تصحیح کردن، مدل کاملاً منطبق شد با نتایج آزمایش. یعنی تازه فهمیدن قبلاً شبیه‌سازیشون چقدر اشتباه بوده.
یه زنجیره واکنش‌هایی هم هست که حتما باید بدونی: HeH⁺ با هیدروژن واکنش میده، یون درست میکنه و این خودش راه رو برای ساختن “هیدروژن مولکولی” (H₂) باز میکنه – همون سوخت اصلی ستاره‌ها. پس داستان همینجا تموم نمیشه، هنوز کلی از رازهای کیهان رو میشه تو همین کشفیات ساده‌تر پیدا کرد.
در کل میشه گفت این کشف تازه باعث شد ما HeH⁺ رو به چشم یه وزنه‌بردار واقعی (!) تو تاریخ تشکیل اولین ستاره‌ها ببینیم، نه یه نقش فرعی و بی‌اهمیت. راه تشکیل کهکشان‌ها و ستاره‌ها هنوز پر از شگفتیه، و مثل اینکه اولین مولکول جهان هنوز رازهای زیادی برامون کنار گذاشته.
راستی، جزئیات کار این گروه محقق‌ها رو هم مجله معروف Astronomy & Astrophysics چاپ کرده اگه دوست داری بیشتر بخونی!
منبع: +
