​​Российские ученые впервые воспроизвели процессы, происходившие при образовании первых звезд во Вселенной, в лабораторных условиях.

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. В международный коллектив исследователей, выполнивших этот эксперимент в Институте ядерной физики общества им. Макса Планка (Гейдельберг, Германия), вошли и сотрудники Института физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН. Подробности опубликованы в журнале Science.

Известно, что газ, из которого образовались первые звезды, состоял из молекул водорода (H2), протодейтерия (HD), ионов гидрида гелия (HeH+) и небольших количеств гидрида лития (LiH). Считается, что ионы HeH+, обладающие наибольшим дипольным моментом, определяют скорость остывания газовых облаков до температуры, при которой происходит их гравитационный коллапс и зарождаются первые звёзды. Поэтому знание концентрации этих ионов в газовых облаках ранней Вселенной необходимо для понимания эволюции первичного газа. Концентрация ионов гидрида гелия в газовых облаках определяется вероятностью распада этих частиц на нейтральные атомы гелия и водорода при столкновении с электронами. Предыдущие измерения вероятности распада ионов гидрида гелия проводились при комнатной температуре, однако действительная температура Вселенной в эпоху появления первых звезд, по оценкам учёных, была около 6 Кельвин, то есть — (минус) 2670 С. Выяснилось, что в таких условиях концентрация ионов HeH+ резко увеличивается.

Провести эксперименты при 6 К 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.

схема_звезды.jpg 

 

«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. Полупроводниковый эмиттер для источника электронов разработан в ИФП СО РАН с участием большого количества исследователей. Нужно отметить, что участники обсуждаемой работы Дмитрий Орлов и Андрей Шорников закончили Новосибирский государственный университет и ранее работали в нашем институте именно по этой тематике», — прокомментировал российский соавтор статьи в Science, заведующий лабораторией неравновесных процессов в полупроводниках ИФП СО РАН доктор физико-математических наук Александр Сергеевич Терехов.

Результаты лабораторного изучения закономерностей формирования первых молекул во Вселенной появились очень своевременно. В ближайшее время планируется запуск космического телескопа «Джеймс Уэбб» — сменщика «Хаббла». Миссия проекта «Джеймс Уэбб» — поиск и изучение излучения первых звезд и галактик, появившихся на раннем этапе эволюции Вселенной после Большого взрыва. Совместный анализ экспериментальных результатов, полученных физиками на Земле и в космосе имеет большое значение для детального понимания физических процессов, происходивших в ранней Вселенной.

Материал предоставлен пресс-службой ИФП СО РАН 

Источники

Физики смогли экспериментально воссоздать среду образования первых звезд
Seldon.News (news.myseldon.com), 08/10/2019
Ученые "родили" звезды в лаборатории
Популярная механика (popmech.ru), 08/10/2019
Физики смогли экспериментально воссоздать среду образования первых звезд
Новости@Rambler.ru, 08/10/2019
Физики экспериментально воссоздали среду образования первых звезд
Infopro54.ru, 08/10/2019
Физики смогли экспериментально воссоздать среду образования первых звезд
Новости для гиков (supreme2.ru), 09/10/2019
"Физики смогли экспериментально воссоздать среду образования первых звезд"
Ivest.kz, 09/10/2019
Физики смогли экспериментально воссоздать среду образования первых звезд 8 октября 2019 16:45
Новости всемирной сети (news-w.com), 08/10/2019
Физики смогли экспериментально воссоздать среду образования первых звезд
Media Mag (mag-m.com), 08/10/2019
Физики смогли экспериментально воссоздать среду образования первых звезд
Наука в Сибири (sbras.info), 09/10/2019
Физики смогли экспериментально воссоздать среду образования первых звезд (2 фото)
Fishki (fishki.net), 09/10/2019
Новосибирские ученые помогли воссоздать условия рождения первых звезд
Вести.ru, 09/10/2019
Новосибирские ученые помогли воссоздать условия рождения первых звезд
ГТРК Новосибирск, 09/10/2019
ИФП СО РАН принял участие в международном эксперименте в Институте ядерной физики Общества Макса Планка в Германии
Сибирское отделение Российской академии наук (sbras.ru), 09/10/2019
Новосибирские ученые помогли воссоздать условия рождения первых звезд
Новости России (news-life.ru), 09/10/2019
Новосибирские ученые помогли воссоздать условия рождения первых звезд
Новосибирские новости (nscn.ru), 09/10/2019
Сибиряки помогли воссоздать среду образования первых звезд
Sibnet.ru, 10/10/2019
Физики смогли экспериментально воссоздать среду образования первых звезд
Pvsm.ru (pvsm.ru), 09/10/2019
Физики смогли экспериментально воссоздать среду образования первых звезд
Российская академия наук (ras.ru), 10/10/2019
Ученые СО РАН измерили температуру в момент зарождения вселенной
Ndn.info, 10/10/2019
Физики воссоздали среду образования первых звезд
Наука 2.0 (naukatv.ru), 10/10/2019
Физики воссоздали среду образования первых звезд
Seldon.News (news.myseldon.com), 10/10/2019
Физики воссоздали среду образования первых звезд
Сибкрай.ru (sibkray.ru), 10/10/2019
Сибирские физики раскрыли секрет образования первых звезд во Вселенной
The world news (theworldnews.net), 10/10/2019
Сибирские физики раскрыли секрет образования первых звезд во Вселенной
Российская газета (rg.ru), 10/10/2019
Сибирские физики раскрыли секрет образования первых звезд во Вселенной
Новости@Rambler.ru, 10/10/2019
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова Сибирского отделения Российской академии наук
ФСМНО (sciencemon.ru), 10/10/2019
В России физики экспериментально воссоздали среду образования первых звезд
Novosti-dny.com, 13/10/2019
В России физики экспериментально воссоздали среду образования первых звезд - "Новости Дня"
Новости дня (novosti-dny.ru), 13/10/2019
В России физики экспериментально воссоздали среду образования первых звезд
Eadaily.com, 13/10/2019
В России физики экспериментально воссоздали среду образования первых звезд
Seldon.News (news.myseldon.com), 13/10/2019
Физики смогли экспериментально воссоздать среду образования первых звезд
Wi-fi.ru, 12/10/2019
Физики смогли экспериментально воссоздать среду образования первых звезд
SMIonline (so-l.ru), 12/10/2019

Похожие новости

  • 18/10/2017

    Российские ученые напечатали из графена элементы электронных устройств будущего

    Сотрудники Института физики полупроводников СО РАН разработали метод печати надежных устройств для гибкой электроники на 2D-принтере. Для этого они получили новый диэлектрический материал — фторированный графен.
    1096
  • 23/08/2019

    Академик Александр Латышев: эволюция научных школ невозможна без движения и даже турбуленции

    С самого своего рождения микро- и наноэлектроника развивается такими бешеными темпами, как никакая другая отрасль. И все это происходит буквально на наших глазах. К примеру, каждые два года мы в принципе должны выбрасывать свои сотовые телефоны и покупать новые, потому что элементная база реально меняется в два раза.
    550
  • 31/10/2016

    Сибирский ученый представил результаты исследований на конференции по когерентной и нелинейной оптике

    ​С каждым годом учёные приближаются к созданию квантового компьютера, в том числе и специалисты из Новосибирского государственного университета и Института физики полупроводников (ИФП) СО РАН. Результаты последних достижений новосибирских физиков в области создания квантового компьютера были представлены на Международной конференции по когерентной и нелинейной оптике ICONO/LAT 2016, которая прошла в Минске.
    2551
  • 22/08/2018

    Учеными впервые запечатлены флуктуации при квантовом фазовом переходе

    Физики впервые смогли напрямую зафиксировать локальную динамику системы, которая совершает квантовый фазовый переход, — аналог таких процессов, как конденсация и кристаллизация. В результате ученые пронаблюдали квантовый аналог пузырей пара, которые появляются в воде во время кипения.
    896
  • 24/04/2018

    Академический час для школьников: лекция «Нанотехнологии вокруг нас»

    ​​25 апреля в 15.00 в Малом зале Дома ученых СО РАН для старшеклассников состоится лекция академика РАН Александра Леонидовича Асеева «Нанотехнологии вокруг нас». Александр Леонидович Асеев — российский физик, академик РАН, доктор физико-математических наук, в настоящее время главный научный сотрудник Института физики полупроводников им.
    1033
  • 14/04/2017

    На коллайдер SuperKEKb в Японии установили детектор Belle II с российским оборудованием

    В ускорительном центре КЕК (Цукуба, Япония) завершена установка детектора Belle II в место встречи пучков коллайдера SuperKEKB, сообщает пресс-служба КЕК. Общий вес детектора превышает 1400 тонн. Одна из его ключевых систем – 40-тонный электромагнитный калориметр на основе кристаллов йодистого цезия – был создан и разработан при определяющем участии Института ядерной физики им.
    1433
  • 07/02/2018

    «Экран-оптические системы» будет работать по технологиям ИФП СО РАН

     Институт физики полупроводников им А. В. Ржанова СО РАН и АО «Экран-оптические системы» подписали соглашение о сотрудничестве, в рамках которого в институт будет поставлено промышленное оборудование для производства полупроводниковых гетероструктур — необходимого компонента электронной базы современных телекоммуникационных систем, систем связи и цифровой экономики.
    1171
  • 25/05/2017

    Большой адронный коллайдер возобновил сбор данных

    На Большом адронном коллайдере (БАК) закончились технические работы и модернизация — он возобновил сбор данных, в трех экспериментах на коллайдере участвуют исследователи НГУ и ИЯФ СО РАН. Планируемая остановка на технические работы на БАК случается в начале каждого года.
    1855
  • 28/02/2019

    В ЦЕРН обнаружили новую частицу, которая уточнит кварковую модель

    ​Коллаборация LHCb (CERN, Европейская организация по ядерным исследованиям), в которую входят Институт ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) и Новосибирский государственный университет (НГУ), объявила об открытии нового состояния c-кварка и анти c-кварка – частицы ψ3(1D).
    748
  • 27/03/2019

    Эксперимент в ЦЕРН подтвердил существование редких многокварковых состояний

    Коллаборация LHCb (CERN, Европейская организация по ядерным исследованиям), в которую входят Институт ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) и Новосибирский государственный университет (НГУ), 26 марта на конференции Moriond QCD объявила об обнаружении в распадах Λb-бариона трех пентакварков – «экзотических» структур, состоящих из пяти кварков.
    394