據外媒報道，星際雲是新恆星的誕生地，但它們也通過塵埃和氣體區域在宇宙中的生命起源中發揮着重要作用，在這些區域中形成了化學化合物。由奧地利因斯布魯克大學離子物理和應用物理研究所的ERC獎得主Roland Wester領導的分子系統研究小組，已經為自己設定了更好地理解空間基本分子發展的任務。
“簡單地說，我們的離子阱使我們能夠在實驗室中重現太空中的條件，”Roland Wester解釋說。“這個儀器使我們能夠詳細研究化合物的形成。”與Roland Wester合作的科學家們現在已經找到了對空間中負電荷分子如何形成的解釋。
一個建立在理論基礎上的想法
在2006年發現太空中第一個帶負電的碳分子之前，人們認為星際雲只包含帶正電的離子。從那時起，帶負電的離子是如何形成的，一直是一個懸而未決的問題。意大利理論家Franco A. Gianturco在因斯布魯克大學作為科學家工作了8年，他在幾年前開發了一個理論框架，可以提供一個可能的解釋：弱結合態的存在，即所謂的偶極子結合態，應該會增強自由電子對線性分子的附着。這樣的分子有一個永久的偶極矩，在距離中性核相對較遠的地方加強了相互作用，提高了自由電子的捕獲率。
在他們的實驗中，因斯布魯克的物理學家們創造了由三個碳原子和一個氮原子組成的分子，將它們電離，並在極低的溫度下用激光在離子阱中轟擊它們。他們不斷改變光的頻率，直到能量大到足以從分子中彈出一個電子。
阿爾伯特·愛因斯坦在100年前描述了這種所謂的光電效應。來自因斯布魯克大學的博士培訓項目 “原子、光和分子 “的早期研究人員Malcolm Simpson對測量數據的深入分析，最終揭示了這一難以觀察的現象。他將數據與理論模型進行比較，最終提供了存在偶極子結合態的明確證據。
“我們的解釋是，這些偶極子結合態代表了自由電子與分子結合的一種開門方式，從而促進了空間中負離子的產生，”Roland Wester說。”如果沒有這個中間步驟，電子將非常不可能真正與分子結合”。