Natuurkundigen van het Duitse Max Planck Instituut voor Kernfysica hebben zojuist het eerste deeltje decennia aan kennis over het ontstaan van het heelal op zijn kop gezet. Dit alles dankzij een experiment met het eerste deeltje dat in de ruimte verscheen: een heliumwaterstofion. Het bleek dat dit deeltje een belangrijkere rol heeft gespeeld bij het ontstaan van het heelal dan eerder werd aangenomen.

Het eerste deeltje van het heelal

HeH⁺ is het symbool voor een heliumwaterstofion, dat tot op heden in kleine hoeveelheden in het heelal voorkomt. Het is verbazingwekkend dat het er vanaf het begin al was. Het is het eerste deeltje dat na de oerknal ontstond. Het ontstond door de interactie van een neutraal heliumatoom met een proton, de kern van waterstof.

Decennialang veronderstelden wetenschappers dat het heliumwaterstofion een vrij passieve rol speelde bij het ontstaan van ons heelal. Fysici van het Max Planck Instituut voor Kernfysica in Heidenberg hebben echter ontdekt dat de waarheid heel anders is. In plaats daarvan bleef het molecuul zelfs actief bij de vorming van de eerste sterren.

Ontkrachting van jarenlange kennis

Wetenschappers van het Duitse instituut wilden onderzoeken hoe het eerste deeltje van het heelal zich na de oerknal daadwerkelijk gedroeg. Om dergelijke omstandigheden op aarde te creëren, gebruikten ze de Cryogenic Storage Ring (CSR), het enige object ter wereld dat een omgeving simuleert die lijkt op die in de ruimte.

Door opgeslagen heliumhydride-ionen in contact te brengen met een bundel neutrale deutiumatomen, kon het team de reactiesnelheid van de moleculen bij ultralage temperaturen observeren. Soortgelijke verschijnselen deden zich voor aan het begin van het heelal. Volgens moderne hypothesen zouden deze deeltjes toen moeten vertragen. Maar zelfs in een koude omgeving bleven de reacties onveranderd.

Onbekende bijwerkingen die kunnen optreden na een MRI-scan

Het element waaruit het heelal is ontstaan

De resultaten van het onderzoek van het team brachten ook tekortkomingen van oude theoretische modellen aan het licht. Het bleek dat de huidige aannames over het potentieel-energieniveau dat wordt gebruikt om het gedrag van waterstofhelium te voorspellen, onjuist zijn. Door dit niveau aan te passen, kwamen de simulaties overeen met de experimentele gegevens. De nieuwe ontdekking wijst erop dat het waterstofheliumion niet alleen het eerste deeltje in het heelal was, maar ook een enorme rol heeft gespeeld bij de vorming ervan.

Effectieve koeling is noodzakelijk om gaswolken onder invloed van de zwaartekracht te laten samentrekken en sterren te laten ontstaan. Omdat waterstofatomen zelf niet in staat zijn om warmte effectief af te geven in een koude omgeving, speelden moleculen met dipoolmomenten, zoals waterstofoxide, een sleutelrol bij het afgeven van deze energie door middel van straling.

HeH⁺ wordt ook afgebroken door botsingen met waterstofatomen, waardoor ionen ontstaan die uiteindelijk leiden tot de vorming van moleculair waterstof. Deze reeks reacties was noodzakelijk voor het ontstaan van sterren, de vorming van planetenstelsels en het leven op aarde.