علماء يتوصلون لشكل جديد كليا من أشكال المادة

معظمنا بيعرف انو الفوتونات مالا كتلة..وبالتالي الضوء ماله كتلة كمان,طيب منقدر نصنع جزيئات مادية من شي ماله كتلة ؟؟ 

العلماء يصنعون نوع من المادّة لم يعرف من قبل.

مجموعة من العلماء في مركز (هارفرد - إم آي تي) للدراسات الذريّة الباردة استطاعوا دمج فوتونات ضوئية لتشكل جزيئات , حالة من المادة كانت حتى وقت قريب مجرد مفهوم نظري بحت.

يقول البروفيسور ميخائيل لوكين _ القائم على البحث _ أنّ هذا الاكتشاف معاكس لما أدركناه عن طبيعة الضوء خلال عقود , وحسب ماهو متعارف عليه فإنّ الفوتونات جسيمات لا كتلة لها ولا تتفاعل مع بعضها البعض. فإذا قمت باطلاق شعاع ليزر عبر شعاع ليزر آخر , تجد أنّ كل شعاع يمر ببساطة خلال الآخر.

يقول بروفيسور لوكين : "معظم خصائص الضوء التي نعرفها نشأت عن حقيقة أنّ الفوتونات لا كتلة لها , وأنها لا تتفاعل مع بعضها. ما قمنا بفعله أنّنا صنعنا وسطا من نوع خاص يجعل الفوتونات تتفاعل كما لو أن لها كتلة , كما يجعلها ترتبط مع بعضها لتشكّل جزيئات. هذه الحالة من ترابط الفوتونات كانت مفهوما نظريا جرت مناقشته لفترة من الزمن إلا أنّها لم تُشاهد من قبل. 

لجعل الفوتونات ترتبط ببعضها قام فريق البحث باطلاق فوتونات منفردة من ليزر ضعيف جدا عبر عينة باردة جدا من الروبيديوم مما جعل هذه الفوتونات تفقد كمية كبيرة من طاقتها وسرعتها. وقد تفاجأ لوكين وزملاءه عندما أطلقوا فوتونين وخرجا سويّة وكأنهما جزيء واحد.

ولكن ما السبب الذي أدّى اإلى تشكيل هذه المادة الجديدة ؟

يعود السبب في ذلك للتأثير المدعو "حصار ريدبيرغ" حيث عند اثارة ذرة ما أي رفعها لمستوى طاقة معين فإن الذرات المحيطة بها – المحاصرة لها – لا تثار إلى نفس السوية وبالتالي عند مرور فوتونين ضمن الوسط السابق يقوم الأول باثارة ذرة ما ولكنه يجب ان يكمل طريقه قبل أن يتمكن الفوتون الأخر من اثارة ذرة مجاورة. والنتيجة , عملية دفع وسحب بين الفوتونين خلال مرورهما بين الذرّات وذلك في أثناء انتقال طاقتيهما من ذرّة الى أخرى.

مما يجعل سلوك الفوتونين أشبه بالجزيء , وعندما يخرجان من الوسيط سيكون من المرجّح أن يتصرّفا كذلك على أن يتصرّفا كـفوتونات فرديّة. ولهذا الاكتشاف على الرغم من غرابته تطبيقات عديدة.

يقول لوكين : " إنّنا نقوم بهذا لأجل المتعة ولكي نوسّع من نطاق العلم , وتوجد فوائد أيضاً على النطاق الأشمل . أفضل طريقة لنقل المعلومات الكموميّة هي الفوتونات , والعقبة أنّ الفوتونات لا تتفاعل مع بعضها."

ليتمكّن الباحثون من صنع كمبيوتر كمومي , يحتاجون إلى صنع نظام يستطيع الاحتفاظ بالمعلومات الكميّة ومعالجتها باستخدام العمليّات المنطقية الكموميّة. المشكلة أنّ العمليات المنطقية الكمومية تستلزم التفاعل بين الكمّات لكي يستطيع النظام الكمومي معالجة المعلومات.

يقول لوكين : " إنّ ما فعلناه يحل لنا هذه المشكلة". ويضيف " قبل أن نتمكّن من صناعة مفاتيح كموميّة أو بوابات منطقية فوتونيّة مفيدة وعمليّة علينا أن نحسّن الأداء , ونحن مازلنا في مرحلة وضع المفاهيم والإثباتات , لكن ما فعلناه هو خطوة مهمّة والمفاهيم الفيزيائية التي أنشأناها مهمّة أيضا".

ويرى لوكين أنّ الاكتشاف قد يستخدم يوماً ما في تصنيع بنى ثلاثية الأبعاد معقّدة باستخدام الضوء فقط. وأخيراً يضيف لوكين : " حتى الآن نحن لا نعلم في أي مجال سوف تكون مفيدة , لكنّها نوع جديد من المادّة , ونتمنّى أن يظهر لها تطبيقات جديدة مع معرفة المزيد من خصائص هذه الجزيئات الفوتونية."

أنا من ناحيتي عجبتني التطبيقات المحتملة .. لكن ماعندي مانع أبدا أنو يكون الها فائدة باختراع سيوف ليزرية متل الموجودة بفلم ستار وورز .. شو رأيكون؟!

المصدر: هنا;

حقوق الصورة للمصمم الأصلي

البحث المنشور: 

Ofer Firstenberg, Thibault Peyronel, Qi-Yu Liang, Alexey V. Gorshkov, Mikhail D. Lukin, Vladan Vuletić. Attractive photons in a quantum nonlinear medium. Nature, 2013; DOI: 10.1038/nature12512