حلقات آليس؛ كوننا كون العجائب
الفيزياء والفلك >>>> فيزياء
Image: https://www.aalto.fi/sites/g/files/flghsv161/files/styles/2_3_1380w_600h_n/public/2023-08/alice_landscape_2.png?h=2c068870&itok=XGxLkLSf
وفي دراسة أُجريت في أغسطس ٢٠٢٣، استطعنا رصد ما يسمى بحلقات أليس رصداً تجريبياً، لكن ما هي؟ ولماذا تحمل هذا الاسم؟
أُطلق اسم "حلقات آليس" نسبةً إلى قصص لويس كارول عن مغامرات أليس في بلاد العجائب، وتشبه هذه الحلقات مرايا أو بواباتٍ بين المادة والمادة المضادة.
وترتبط حلقات أليس بنوع خاص من شكل الجسيمات الكوانتية يدعى "أحادي القطب" الذي يحمل شحنةً موجبةً أو سالبةً فقط، على عكس الجسيمات ثنائية القطب التي تحمل شحنةً موجبةً في القطب الشمالي وشحنةً سالبةً في القطب الجنوبي، ويمكننا رصد هذه المزايا على مقاييس كبيرة من الطاقة والحجم منذ بداية الكون انتهاءً بالجزيئات الصغيرة في المختبر.
وينشأ أحادي القطب من تعريض غاز الروبيديوم Rb لدرجات حرارة منخفضة تصل للصفر المطلق في عملية تسمى تكثف بوز- آينشتاين، بعدها تُتَعرَّض لمجال مغناطيسي متجانس.
ويتعرض أحادي القطب المتشكل بعد مدة زمنية لاضمحلال يسمى حلقات أليس؛ وهي حلقات دوامية نصف كمومية تنشأ عن اضمحلال أحادي القطب بعد 5 ميلي ثانية من التطور إلى بنية دوران ممتدة تتوافق مع التوقع التحليلي لحلقة أليس.
وعلى الرغم من اختلاف تلك الدوامات عن أحادي القطب، فإنه من الممكن للأخير أن يتشوه متحولاً إلى تلك الحلقة.
كذلك، تمتلك حلقة آليس خاصيةً غريبةً؛ وهي تحويل أحادي القطب المار داخلها إلى أحادي قطب مضاد.
من الناحية النظرية، لم تؤكد الملاحظات التجريبية تلك الخاصية الغريبة لحلقات آليس؛ التي تحول أحادي القطب المار بها إلى آخرَ مضاد، مما يغير من شحنة حلقة آليس أيضاً، إلا أن موتونين قال أن البنية الطوبولوجية لحلقات أليس تستلزم هذا السلوك (1,2).
وفي دراسة سابقة نُشرت في مايو 2023 ذكر الباحثون إمكانية بقاء حلقة آليس المتمركزة جيداً مدةً تقارب الـ 160 ميلي ثانية، ويمكن أن تنكمش خلال عمرها إلى أحادي قطب مرة أخرى والذي يعود بدوره للتحول إلى حلقة أليس (3).
المصادر:
2. Blinova A, Zamora-Zamora R, Ollikainen T, Kivioja M, Möttönen M, Hall DS. Observation of an Alice ring in a Bose–Einstein condensate [Internet]. Nature Communications. [cited 2023 Sept 29] 2023;14:5100. Available from: هنا
3. Kivioja M, Zamora-Zamora R, Blinova A, Mönkölä S, Rossi T, Möttönen M. Evolution and decay of an Alice ring in a spinor Bose-Einstein condensate [Internet]. American Physical Society.. [cited 2023 Sept 26] 2023;5(2):023104. Available from: هنا
