حدود ۱۳.۸ میلیارد سال پیش، جهان در لحظه‌ آغازین خود فوق‌العاده داغ و متراکم بود؛ اما تنها چند ثانیه بعد سرد شد و نخستین عناصر هستی یعنی هیدروژن و هلیوم در حالتی کاملا یونیزه شکل گرفتند.

نزدیک به ۳۸۰ هزار سال طول کشید تا دمای جهان اولیه آنقدر پایین بیاید که اتم‌های خنثی شکل بگیرند و نخستین واکنش‌های شیمیایی آغاز شود.

به باور پژوهشگران نخستین مولکولی که به این ترتیب پدید آمد، یون هیدرید هلیوم (HeH⁺) بود؛ مولکولی مرکب از یک اتم خنثای هلیوم و هیدروژن یونیزه.

پیدایش این مولکول آغازگر زنجیره‌ای شد که درنهایت به شکل‌گیری هیدروژن مولکولی (H₂) یا همان رایج‌ترین مولکول در جهان انجامید.

دانشمندان می‌گویند این مولکول باستانی نقش مهمی در خنک شدن جهان اولیه داشته است. فرایندی که صدها میلیون سال به طول انجامید و زمینه را برای شکل‌گیری نخستین ستارگان فراهم کرد.

به اعتقاد آنان بدون چنین سازوکاری، ابرهای گازی اولیه نمی‌توانستند آن‌قدر فشرده شوند که همجوشی هسته‌ای و زایش ستارگان آغاز شود.

برای نخستین بار در آزمایشگاه «حلقه ذخیره‌سازی برودتی» در مؤسسه فیزیک هسته‌ای ماکس پلانک در آلمان، شرایطی شبیه بیش از ۱۳ میلیارد سال پیش بازسازی شد.

در این آزمایش، پژوهشگران یون‌های هیدرید هلیوم را در یک حلقه ۳۵ متری در دمای چند کلوین (حدود منفی ۲۶۷ درجه سانتی‌گراد) ذخیره کردند و آن‌ها را با پرتو اتم‌های هیدروژن خنثی برخورد دادند. سپس نرخ برخوردها را در دماهای مختلف اندازه‌گیری کردند.

بر خلاف پیش‌بینی‌های پیشین، نتایج نشان داد سرعت واکنش‌ها با کاهش دما کم نمی‌شود.

به گفته‌ دکتر هولگر کرکل از مؤسسه ماکس پلانک، «نظریه‌های قبلی انتظار داشتند احتمال واکنش در دماهای پایین به‌شدت کاهش یابد، اما آزمایش ما و محاسبات تازه نشان داد چنین نیست.»

این یافته‌ها نشان می‌دهد واکنش‌های یون هیدرید هلیوم با هیدروژن در شیمی جهان اولیه بسیار مهم‌تر از آن چیزی بوده که تا امروز تصور می‌شد.

پژوهش جدید در نشریه علمی «اخترشناسی و اخترفیزیک‌شناسی» منتشر شده است.