Scientists recreate first molecule of the universe after 13 billion years |
एक शानदार सफलता में, वैज्ञानिकों पर मैक्स प्लैंक संस्थान जर्मनी में परमाणु भौतिकी के लिए पहले रासायनिक प्रतिक्रियाओं में से एक को फिर से बनाया गया है महा विस्फोट: का गठन हीलियम हाइड्राइड आयन (हेह), माना जाता है कि ब्रह्मांड का पहला अणु। यह प्रयोग 13 बिलियन से अधिक वर्षों पहले की स्थितियों की नकल करता है और रासायनिक मार्गों की स्पष्ट समझ प्रदान करता है जिसने स्टार गठन की नींव रखी थी। प्रयोगशाला में इन प्राचीन प्रतिक्रियाओं का अनुकरण करके, शोधकर्ता ब्रह्मांड के शुरुआती क्षणों के रहस्यों को उजागर करने में मदद कर रहे हैं।
यूनिवर्स का पहला अणु और यह क्यों मायने रखता है
हीलियम हाइड्राइड (HEH⁺) एक साधारण अणु है जो एक तटस्थ हीलियम परमाणु से बनाई गई है और एक सकारात्मक रूप से चार्ज हाइड्रोजन नाभिक (एक प्रोटॉन) है। यह संभवतः पुनर्संयोजन युग के बाद बन गया, बिग बैंग के लगभग 380,000 साल बाद, जब परमाणुओं ने पहले स्थिर किया और ब्रह्मांड विकिरण के लिए पारदर्शी हो गया। हालांकि अल्पकालिक, हेहो ने प्राइमर्डियल गैस बादलों के शीतलन में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाई, गुरुत्वाकर्षण पतन को सक्षम करने में एक महत्वपूर्ण कदम, सितारों को बनाने वाली प्रक्रिया। इन शुरुआती अणुओं के बिना शीतलक के रूप में काम करने वाले, सितारों और आकाशगंगाओं के जन्म में काफी देरी हुई होगी या यहां तक कि परिवर्तित भी किया गया होगा।
कैसे वैज्ञानिकों ने प्रारंभिक ब्रह्मांड का अनुकरण किया
इन प्राचीन परिस्थितियों को फिर से बनाने के लिए, शोधकर्ताओं ने हीडलबर्ग में क्रायोजेनिक स्टोरेज रिंग (सीएसआर) को नियोजित किया, जो अंतरिक्ष जैसे वातावरण को अनुकरण करने के लिए डिज़ाइन किया गया एक उच्च विशिष्ट उपकरण है। यह 35-मीटर-व्यास की सुविधा आयनों को एक अल्ट्रा-कोल्ड, वैक्यूम-नियंत्रित वातावरण में प्रसारित करने की अनुमति देती है, जो गहरे स्थान के निकट-शून्य तापमान की नकल करती है। टीम ने हेहो आयनों को पेश किया और उन्हें तटस्थ ड्यूटेरियम परमाणुओं (एक प्रोटॉन और एक न्यूट्रॉन के साथ एक हाइड्रोजन आइसोटोप) की किरण के साथ बमबारी की। इस प्रतिक्रिया ने HD⁺ (H, के लिए एक ड्यूटेरियम-आधारित एनालॉग) का गठन किया, जो प्रारंभिक-ब्रह्मांड रसायन विज्ञान का बारीकी से अनुकरण करता है, जिसके कारण निर्माण हुआ आणविक हाइड्रोजन (H,), आज ब्रह्मांड में सबसे प्रचुर अणु।
आणविक शीतलन पर सैद्धांतिक भविष्यवाणियों को धता बताना
वैज्ञानिकों ने आश्चर्यचकित किया कि लंबे समय से आयोजित सैद्धांतिक मॉडल के विपरीत, बहुत कम तापमान पर भी प्रतिक्रिया कितनी कुशल रही। इससे पहले की गणना ने निकट-शून्य तापमान पर प्रतिक्रिया दरों में गिरावट की भविष्यवाणी की थी, यह सुझाव देते हुए कि हेह, प्रारंभिक ब्रह्मांड के रासायनिक विकास में एक महत्वहीन खिलाड़ी होगा। हालाँकि, प्रयोग अन्यथा साबित हुआ। प्रतिक्रिया तेज थी और कोई ऊर्जा अवरोध नहीं दिखाया, यह दर्शाता है कि यह संभावना है कि पहले की तुलना में शुरुआती गैस बादलों से गर्मी को भंग करने में बहुत अधिक भूमिका निभाई थी। प्रायोगिक टीम के साथ काम करने वाले सैद्धांतिक भौतिकविदों ने नए परिणामों के महत्व को मजबूत करते हुए, पहले की गणना में एक महत्वपूर्ण दोष को भी उजागर किया।
कॉस्मिक डार्क एज के रसायन विज्ञान को फिर से लिखना
ब्रह्मांड के ठंडा होने और तटस्थ परमाणु होने के बाद, यह एक अवधि में प्रवेश किया, जिसे “कॉस्मिक डार्क एज” के रूप में जाना जाता है, जिसमें कोई सितारों, कोई आकाशगंगा नहीं, और कोई दृश्यमान प्रकाश नहीं, केवल हाइड्रोजन और हीलियम के विशाल बादल। इस समय के दौरान, हेह और एच परमाणुओं को शामिल करने वाले आणविक बातचीत कुछ सक्रिय रासायनिक प्रक्रियाओं में से कुछ थे। इन प्रतिक्रियाओं ने H, के अंतिम गठन के लिए ग्राउंडवर्क रखा, विकिरण शीतलन के लिए आवश्यक एक अणु और इस प्रकार सितारों में गैस बादलों का गुरुत्वाकर्षण पतन। नए अध्ययन से पता चलता है कि हेहो ने इस युग के दौरान एक बार की तुलना में कहीं अधिक सक्रिय और लंबे समय तक चलने वाली उपस्थिति हो सकती है।
स्टार गठन और ब्रह्मांड विज्ञान के लिए व्यापक निहितार्थ
इस प्रयोग के परिणामों के स्वयं से परे दूरगामी परिणाम हैं। यह दिखाते हुए कि बाधा रहित, कुशल प्रतिक्रियाएं आदिम परिस्थितियों में हुईं, अध्ययन हमारी समझ को बढ़ाता है कि आणविक हाइड्रोजन और इसके आइसोटोपिक वेरिएंट (जैसे एचडी⁺) कैसे अस्तित्व में आया और उन्होंने शुरुआती स्टार फॉर्मेशन की सुविधा कैसे दी। यह खगोल भौतिकी मॉडल को परिष्कृत करने में मदद कर सकता है जो पहले सितारों (जनसंख्या III सितारों), आकाशगंगाओं और अंततः ब्रह्मांड की संरचना के गठन का अनुकरण करते हैं जैसा कि हम आज देखते हैं। यह इंटरस्टेलर माध्यम के रासायनिक विकास पर भी प्रकाश डालता है, जहां इसी तरह की प्रतिक्रियाएं होती रहती हैं।
ब्रह्मांड की उत्पत्ति के पुनर्निर्माण में एक बड़ा कदम
विज्ञान के लिए ज्ञात शुरुआती आणविक प्रतिक्रिया को सफलतापूर्वक पुन: पेश करके, यह प्रयोग एस्ट्रोकैमिस्ट्री और कॉस्मोलॉजी में एक प्रमुख प्रगति का प्रतिनिधित्व करता है। यह दर्शाता है कि पृथ्वी पर सटीक प्रयोगशाला की स्थिति ब्रह्मांड की सुबह से क्षणों को कैसे फिर से बना सकती है, जिससे वैज्ञानिकों को एक स्पष्ट तस्वीर का निर्माण करने में मदद मिलती है कि कैसे पदार्थ अराजकता से जटिलता में विकसित हुआ। बेहतर सैद्धांतिक मॉडल और अत्याधुनिक इंस्ट्रूमेंटेशन के साथ, अब हम ब्रह्मांड के कुछ सबसे पुराने सवालों का जवाब देने के लिए पहले से कहीं बेहतर सुसज्जित हैं, जिसमें शामिल हैं कि कैसे पहले सितारे कॉस्मिक डार्कनेस में चमकने के लिए आए थे।
