Сотрудники Института физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН участвовали в эксперименте по воссозданию среды образования первых звезд во Вселенной, сообщает издание «Наука в Сибири».
Ученые обнаружили, что концентрация ионов гидрида гелия — одной из первых молекул, возникших во Вселенной и определявших скорость формирования звезд — существенно превышает величину, предсказанную ранее теоретически. Результаты эксперимента, проходившего в Институте ядерной физики общества им. Макса Планка (Гейдельберг, Германия), опубликованы в авторитетном журнале Science.
Газ, из которого образовались первые звезды, состоял из молекул водорода (H2), протодейтерия (HD), ионов гидрида гелия (HeH+) и гидрида лития (LiH). Ионы HeH+ вероятно определяют скорость остывания газовых облаков до температуры, при которой зарождаются первые звёзды.
Предыдущие измерения вероятности распада ионов гидрида гелия проводились при комнатной температуре, но температура Вселенной в эпоху появления первых звезд, по оценкам учёных, была около 6 Кельвин, то есть — 2,6 тысячи градусов Цельсия. В таких условиях концентрация ионов HeH+ резко увеличивается.Как космос изменил одежду и холодильники
Провести эксперименты при такой высокой температуре удалось благодаря недавно построенному в Гейдельберге криогенному кольцевому накопителю ионов — Cryogenic Storage Ring (СSR).
Ионы гидрида гелия циркулировали в СSR в течение нескольких сотен секунд без столкновений, а затем встречались с «холодными» электронами, которые двигались с одинаковыми скоростями в одном направлении с ионами.
Столкновения электронов с ионами HeH+ приводили к их нейтрализации и последующему распаду. Регистрировалось количество образовавшихся нейтральных атомов водорода и гелия, а также их энергии и углы разлёта. Оказалось, что скорость распада ионов гидрида гелия на атомы примерно в 80 раз ниже, чем считалось ранее.
«Вклад сибирских ученых в данный эксперимент заключался в создании миниатюрного полупроводникового излучателя «холодных» электронов, который обеспечил предельно малый разброс их скоростей. Пучок этих частиц использовался как для охлаждения ионного пучка, так и для «превращения» HeH+-ионов в нейтральные атомы гелия и водорода», — рассказал российский соавтор статьи в Science, заведующий лабораторией неравновесных процессов в полупроводниках ИФП СО РАН Александр Терехов.
