loader-img-2
loader-img-2
04 April 2025
- ٠٦ شوّال ١٤٤٦ -

العلماء ينجحون في تحويل الضوء إلى مادة فائقة الصلابة

العلماء ينجحون في تحويل الضوء إلى مادة فائقة الصلابة

نجح العلماء في جعل الضوء يتصرف مثل مادة صلبة فائقة لأول مرة - وهو إنجاز يمكن أن يحسن فهمنا لهذه المرحلة الغريبة من المادة.

تتمتع المادة الصلبة الفائقة ببنية منظمة مثل المادة الصلبة ولكنها يمكن أن تتدفق أيضًا بدون احتكاك مثل المائع الفائق، وفي السابق كان يتم إنتاجها فقط في ما يسمى " مكثفات بوز-أينشتاين " - والتي تتشكل عندما يتم تبريد غاز الذرات إلى ما يقرب من الصفر المطلق.

وقال الفيزيائيان أنطونيو جيانفاتي من CNR Nanotec وديفيد نيجرو من جامعة بافيا، في ملخص بحثي: "هذه ليست سوى البداية لفهم الصلابة الفائقة" وفق نيوزويك.

وأوضح الباحثان أنه "عند درجات حرارة قريبة من الصفر المطلق، تظهر الطبيعة الميكانيكية الكمومية للذرات وتظهر مراحل غريبة من المادة".

وأضافا: تشمل هذه المراحل الغريبة المواد الصلبة الفائقة، والتي تم التنبؤ بها لأول مرة في ستينيات القرن العشرين، ولكن لم يتم إثباتها إلا في عام 2017 من قبل باحثين من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا والمعهد الفيدرالي السويسري للتكنولوجيا في زيوريخ.

وتابع الثنائي "قررنا التأكد فيما إذا كان من الممكن تحقيق هذه الظروف في منصة أشباه الموصلات الفوتونية (حيث يتم توصيل الفوتونات بطريقة مماثلة للإلكترونات)، لتمكين الصور من التصرف كمادة صلبة فائقة".

ولإنشاء مادتهم الصلبة الفوتونية، أطلق الباحثون ضوء الليزر على منصة أشباه الموصلات الخاصة، المصنوعة من زرنيخيد الألومنيوم والغاليوم، حيث يتم توصيل الصور مثل الإلكترونات في المعدن.

يسمح النظام لفوتونات الضوء باحتلال واحدة من ثلاث حالات كمية، وكلها لها نفس الطاقة ولكنها تتميز بأرقام موجية مختلفة.

في بداية التجربة، كانت الفوتونات القليلة في المنصة غير متماسكة إلى حد كبير، ولكن عندما وصلت إلى عدد معين فإنها تشكل مكثفًا واحدًا.

يشرح جيانفاتي ونيجرو الأمر من خلال مقارنة بين الجلوس في قاعة: "تخيل أنك في مسرح مزدحم حيث تكون جميع المقاعد مشغولة باستثناء ثلاثة في الصف الأمامي: واحد في الوسط والاثنان الآخران في طرفي الصف المتقابلين.

وقالا:"يتمتع المقعد المركزي بأفضل إطلالة، لذا فهو المكان الذي يرغب الناس في الجلوس فيه، ولكن لا يمكن إلا لشخص واحد الجلوس هناك.

وأوضحا أنه"في المسرح الكمومي، حيث توجد الجسيمات البوزونية (الجسيمات ذات الدوران الصحيح)، يمكن لأي شخص أن يجلس في المقعد المركزي، ويشكل ما يسمى بتكاثف بوز-أينشتاين - وهي حالة فائقة السيولة حيث تشغل نسبة كبيرة من الجسيمات في نفس الوقت الحالة الكمومية ذات الطاقة الأدنى."

ومع ذلك، عندما يزداد العدد الإجمالي للصور بشكل أكبر، يتم دفع أزواج الفوتونات خارج "المقعد المركزي" إلى الحالات المجاورة (الكرسيين الآخرين) لخفض طاقة النظام.

وأوضح الباحثون أن "هذه الفوتونات تشكل مكثفات تابعة لها أرقام موجية متعاكسة غير صفرية ولكنها لها نفس الطاقة (أي أنها متساوية الطاقة)".

وبهذه الطريقة، استنتج أن "الحالة الفائقة الصلابة تنشأ، ويحدث تعديل مكاني في كثافة الفوتونات في النظام وهو ما يميز الحالة الفائقة الصلابة".

• إرسال تعليق
• تعليقات المتابعين
كن أول من يكتب تعليقًا على "العلماء ينجحون في تحويل الضوء إلى مادة فائقة الصلابة"