氦合氢离子与氘反应的反应式和能级。与早期理论相反，这是一个快速且无障碍的反应。背景图：行星状星云NGC 7027，其中红色部分为氢原子。图片来源：MPIK; 背景图来源：W. B. Latter （SIRTF Science Center/Caltech） and NASA
138亿年前大爆炸后不久，宇宙处于极高的温度中，几秒后温度下降，形成了有史以来第一批元素氢和氦。它们始终处于完全电离状态，直到数十万年后，温度冷却到足够低，这些元素才能以不同的形式与电子结合，形成分子。现存最古老的分子是氦合氢离子（HeH? ），它由中性氦原子和电离氢原子核形成。这标志着链式反应的开始，最终形成了氢分子（H?）。由于其显著的偶极矩，HeH?一直被认为是在早期宇宙第一批恒星形成过程中起到冷却作用的重要推动者，其浓度可能会显著影响早期恒星形成的效率。据马克斯-普朗克核物理研究所消息，最近该研究所的团队在《天文学和天体物理学》（Astronomy and Astrophysics）发表了一项新研究，他们首次在类似早期宇宙的条件下，重现了HeH?与氢原子反应生成H?的过程。
HeH?主要通过与自由氢原子碰撞，形成一个还原子和一个H??离子。这些离子随后与另一个氢原子反应，形成一个中性的H?分子和一个质子，最终形成氢分子。研究人员在马普核物理研究所的低温储存环（CSR）中进行了HeH?与氘的实验，HeH?被储存在周长35米的粒子储存环中，在数开尔文的温度下保存长达60秒，使其冷却，并与一束中性氘原子束碰撞。通过调整两束粒子的相对速度，即与温度直接相关的碰撞能量，研究人员得以研究碰撞率如何受碰撞能量的影响而变化。研究人员发现，与此前预测相反，该反应的速率并不会随温度降低而显著降低，而是几乎保持不变，这让他们意识到之前所有用于该反应计算所使用的势能面存在错误，这可能会改变未来CSR实验使用的势能面计算。作者表示，这项关于氦合氢离子如何反应的新发现挑战了物理学家对早期宇宙恒星形成机制的认知。（Max-Planck-Institut für Kernphysik Heidelberg）
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