دوّامات الكم.. الفيزياء ترسم أشهر لوحات فان جوخ في المختبر
ودار هذا الاكتشاف الذي تم الإعلان عنه في دورية"نيتشر فيزكس"، حول الظاهرة الفيزيائية المعروفة باسم "عدم استقرار كلفن-هلمهولتز"، والتي تحدث عندما تنزلق طبقتان من الموائع (سواء كانت غازات أو سوائل، وهي المواد التي تنساب وتأخذ شكل الوعاء وتشمل السوائل والغازات) فوق بعضهما بسرعات مختلفة.
يسبب ذلك تموجات تشبه الأمواج البحرية، وهذه التموجات تظهر في الغيوم، وفي الغلاف الجوي للكواكب، وحتى في الفضاء حول الكواكب والنجوم.
وفي المختبر، تساءل فريق من جامعة أوساكا متروبوليتان باليابان والمعهد الكوري المتقدم للعلوم والتكنولوجيا، حول ما إذا كان من الممكن أن تتكرر هذه الظاهرة التي نراها في الغيوم أو أمواج البحر داخل عالم الذرات والجسيمات.
وبدلا من الماء أو الهواء، استخدم العلماء غاز الليثيوم، وقرروا تبريده إلى درجة قريبة من الصفر المطلق، حتى أصبح "سائلا كموميا" فائق الغرابة (يسمى تكاثف بوز-آينشتاين)، ثم جعلوه يتدفق في تيارين بسرعات مختلفة، وعند التقاء التيارين بدأت القصة، حيث ظهرت تموجات صغيرة، ثم تحولت إلى دوامات كمومية غريبة الشكل.
مفاجأة غير متوقعة
والمفاجأة التي أدهشت الباحثين أن هذه الدوامات كانت على شكل هلال، يشبه تماما قمر لوحة "ليلة النجوم"، وأطلق عليها العلماء اسم "سكيرميونات كسرية غريبة الشكل"، وهي نوع جديد من الأنماط الفيزيائية لم يره أحد من قبل.
ولشرح هذا الاكتشاف، تخيل أنك ترسم دوامة صغيرة على سطح ماء، فهذه الدوامة عادة تكون متناسقة ومنتظمة، مثل دائرة أو حلقة متكاملة.
في عالم الفيزياء، هناك أشياء تشبه هذه الدوامات تُسمى "سكيرميونات"، وهي أنماط دوامية صغيرة جدا موجودة في بعض المواد، وتعتبر مهمة لأنها مستقرة ويمكن استخدامها في تقنيات مستقبلية مثل أجهزة الكمبيوتر والذاكرة.
لكن العلماء الآن، اكتشفوا نوعا جديدا من هذه الدوامات، ليس له شكل دائري منتظم، بل يشبه الهلال، لأنها ليست لفة كاملة، وإنما كسر من اللفة، ولذلك سميت "سكيرميونات كسرية غريبة الشكل".
وهذا الاكتشاف جديد لأنه يضيف نوعا جديدا من الدوامات في عالم الجسيمات الصغيرة جدا، ويفتح الباب أمام فهم أعمق لكيفية تصرف المواد الكمومية.
ويقول هيروميتسو تاكيوتشي، الأستاذ المشارك في كلية الدراسات العليا للعلوم بجامعة أوساكا متروبوليتان، وأحد المؤلفين الرئيسيين لهذه الدراسة في بيان نشره الموقع الإلكتروني للجامعة إن "السكيرميونات مهمة في التكنولوجيا الحديثة، خاصة في تطوير أجهزة الكمبيوتر وتقنيات الذاكرة".
ويرجع تاكيوتشي أهمية تلك الأنماط إلى استقرارها وحجمها الصغير وحركتها الفريدة، مضيفا أن اكتشاف نوع جديد منها في سوائل كمومية قد يفتح آفاقا جديدة في التكنولوجيا وفهما أعمق لأنظمة الكم".
هاشتاغز
جرب ميزات الذكاء الاصطناعي لدينا
اكتشف ما يمكن أن يفعله Daily8 AI من أجلك:
التعليقات
لا يوجد تعليقات بعد...
أخبار ذات صلة
الجزيرة
منذ 16 ساعات
- الجزيرة
كائن بطول 4 سنتيمترات يغير فهم العلماء لتاريخ الحياة على الأرض
في مفاجأة علمية مدهشة، تحوّلت حفرية قديمة كانت تُعدّ مجرد "يرقة غريبة" إلى أحد أندر الاكتشافات في تاريخ الحياة على الأرض. الكائن الذي ظل حبيس أدراج متحف علم الحيوان المقارن بجامعة هارفارد منذ 150 عاما، تبين أنه أول مثال معروف على كائن بدائي عاش في بيئة غير بحرية، ليفتح بابا جديدا لفهم كيف خرجت الحياة من البحار إلى اليابسة. واعتقد العلماء في البداية أن هذا الكائن المعروف باسم" باليوكامبا أنثراكس" كان "يرقة فراشة"، ثم تم تعديل تصنيفه إلى دودة أو حشرة بحرية، لكن تبيّن الآن في الدراسة المنشورة في دورية"كوميونيكيشنز بايولوجي" أنه أقدم كائن معروف من مجموعة منقرضة تُسمى "اللوبوبوديات"، عاش في بيئة غير بحرية. من أعماق البحار إلى المستنقعات و"اللوبوبوديات" كائنات قديمة ناعمة الجسم، ومعظم ما نعرفه عنها جاء من رواسب بحرية في كندا تعود للعصر الكمبري، مثل كائن "هالوسيجينيا" الشهير. لكن المفاجأة أن الكائن "باليوكامبا أنثراكس" لم يعش في البحر، بل في مستنقعات المياه العذبة أو البيئات شبه البرية، وهذا يشبه أن تكتشف أن نوعا من أسماك القرش القديمة عاش في نهر بدلاً من المحيط، وهو أمر يغيّر المفهوم البيئي والتكيفي لتلك الكائنات، كما يقول الباحث الرئيسي في الدراسة ريتشارد كنيشت في بيان أصدرته جامعة هارفارد. وتعود قصة هذا الاكتشاف عندما كان كنيشت يدرس الحفرية، فظن في البداية أنها "ملي-بيد"، وهي حشرة ذات أرجل كثيرة، لكنه لاحظ أن لها أرجلا على كل جزء من جسمها، وهي سمة مميزة لـ"اللوبوبوديات." لم يتوقف كنيشت عند هذا الحد، بل استعان بفريق لفحص 43 عينة من مواقع أحفورية مشهورة في أميركا وفرنسا باستخدام تقنيات حديثة مثل المجهر الإلكتروني والتحليل الطيفي بالأشعة تحت الحمراء، ليقود ذلك إلى التأكيد أننا أمام نوع من "اللوبوبوديات". سمات فريدة الحفرية المكتشفة لا يزيد طولها عن 4 سنتيمترات، لكن ما يميزها هو أنها مغطاة بنحو 1000 شوكة دقيقة تشبه الشعيرات، والتحليل الكيميائي لتلك الشوكات كشف أنها كانت تفرز مواد سامة لحماية نفسها، مما يوحي بأنها كانت تتعرض للافتراس في بيئتها شبه البرية. وهذا الاكتشاف لم يؤكد فقط أن هذا النوع من الكائنات عاش في بيئة غير بحرية، بل غير تصنيف موقع "مونتسو ليه مين" الفرنسي، حيث عثر على تلك الحفرية قديما. وكان يتم تصنيف هذا الموقع على أنه موقع بحري، لكن وجود كائن غير بحري فيه يعني أنه كان نظاما بيئيا للمياه العذبة، على بعد مئات الكيلومترات من البحر. وكانت هذه الحفرية موجودة في درج في متحف هارفارد على بعد خطوات من مكتب العالم الشهير ستيفن جاي جولد دون أن يلاحظها أحد. وهذا يؤكد أهمية إعادة فحص المجموعات القديمة في المتاحف، فربما يكون الاكتشاف العلمي القادم مختبئا منذ قرن في درج ما.
الجزيرة
منذ 19 ساعات
- الجزيرة
شاهد.. الروبوتات تتنافس في السباقات وتلعب كرة القدم وتفرز الأدوية
تستضيف الصين -ولمدة 3 أيام- دورة ألعاب روبوتية عالمية في بكين بحضور 280 فريقا من 16 دولة مختلفة حول العالم، وذلك وفق التقرير الذي نشرته وكالة رويترز. وتتضمن البطولة ألعابا متنوعة بدءا من ألعاب القوى وتنس الطاولة وحتى التحديات المصممة خصيصا للروبوتات، وكذلك منافسات في فرز الأدوية وأخرى في خدمات التنظيف وجودتها. وتشارك في هذه البطولة فرق من عدة مختلفة حول العالم، مثل الولايات المتحدة وألمانيا والبرازيل، فضلا عن 192 ممثل من جامعات مختلفة حول العالم و88 شركة خاصة من عدة دول بما فيها الصين وغيرها من الدول. ويقول ماكس بولتر أحد أعضاء فريق كرة القدم "إتش تي دبليو كيه روبوتس" (HTWK Robots) من ألمانيا التابع لجامعة لايبزيغ للعلوم التطبيقية "يمكنك اختبار العديد من الأساليب الجديدة والمثيرة للاهتمام في هذه المسابقة. إذا جربنا شيئًا ولم ينجح، فسنخسر اللعبة. هذا أمر محزن، ولكنه أفضل من استثمار مبالغ طائلة في منتج فاشل". وشهدت البطولة عدة حوادث مختلفة للروبوتات، بدءا من الروبوتات التي سقطت فوق بعضها البعض في مباريات كرة القدم، وحتى الروبوتات التي توقفت فجأة وسقطت أثناء الركض في سباق 1500 متر. ورغم أن العديد من الروبوتات احتاجت إلى مساعدة بشرية حتى تعود للعمل مجددا ومتابعة البطولة، فإن جزءا كبيرا منها عمل بمفرده بشكل أثار دهشة الجمهور ودفعه للهتاف باستمرار. ويؤكد المنظمون أن هذه البطولة تقدم مجموعة من البيانات الهامة والمحورية في تدريب الروبوتات وتنسيق قدراتها، وهو ما يعد جانبا محوريا في تطوير النماذج المستقبلية من هذه الروبوتات. يُذكر أن حكومة الصين أقامت مجموعة متنوعة من التحديات الرياضية والبطولات المختلفة للروبوتات خلال الأشهر الماضية، وذلك ضمن مساعي الدولة لتعزيز استثماراتها في قطاع الروبوتات والترويج لمنتجاتها. ودفع هذا خبراء شركة "مورجان ستانلي" لملاحظة هذا في تقرير مفصل بالأسابيع الماضية، إذ أشار إلى ازدياد معدل الحضور في المؤتمرات والاجتماعات الخاصة بالروبوتات الصينية مقارنة بالسنوات الماضية.
الجزيرة
منذ 21 ساعات
- الجزيرة
الصين تبتكر أول رحم صناعي بديل في العالم
يعمل العلماء في الصين على تطوير أول روبوت حمل في العالم قادر على حمل الجنين لمدة 9 أشهر ثم ولادته بشكل يحاكي الرحم الطبيعي، وفق تقرير نشرته "ديلي ميل". ويعتمد الروبوت الجديد على رحم صناعي بديل يستقبل الغذاء عبر أنبوب غذائي مخصص لمشاركته مع الجنين بشكل يحاكي آلية عمل المشيمة والرحم البشري. ويرى الدكتور تشانغ تشيفنغ مؤسس شركة "كايوا تكنولوجي" (Kaiwa Technology) المطورة لهذا الروبوت أن التقنية وصلت بالفعل إلى مرحلة من النضج تجعلها جاهزة للدخول في المراحل التجريبية الأولية لها، إذ يحتاج الآن لبناء الروبوت من أجل زرع الرحم فيه ثم استقبال الجنين البشري. ويوضح تشيفنغ أن شركته عقدت محادثات عدة مع السلطات في مقاطعة قوانغدونغ الصينية استعدادا لطرح التقنية والبحث عن آليات قانونية لتطويع السياسات والتشريعات بشكل يتلاءم مع التقنية. وتسبب إعلان تشيفنغ عن تطوير التقنية في موجة عارمة من الانتقادات عبر منصات التواصل الاجتماعي الصينية، إذ يرى المعارضون أن هذه التقنية غير أخلاقية وغير طبيعية. كما يرى البعض أن حرمان الجنين من الاتصال برحم الأم الطبيعية هو أمر قاسٍ وغير أخلاقي، كون الجنين يحتاج إلى الاتصال العاطفي مع الأم من خلال الحبل السري، كما جاء في التقرير. وعلى الجانب الآخر، يرى المؤيدون لهذه التقنية أنها تمثل حلا ملائما لحماية الأمهات من المخاطر المتعلقة بالحمل والولادة، مضيفين أن هذه التقنية تساهم في إثراء المجتمع بشكل كبير. ويذكر بأن هذه ليست المرة الأولى التي تحاول الشركات فيها تطوير واستخدام تقنية رحم صناعي لتعويض الرحم الطبيعي، إذ تم ذلك سابقا ولكن مع الحيوانات حين طور العلماء حقيبة بلاستيكية قادرة على تزويد الجنين بالغذاء الذي يحتاجه. كما سعت مجموعة من العلماء في جامعة آيندهوفن في عام 2019 لتطوير مفهوم تصوري عن رحم صناعي أشبه بحقيبة بلاستيكية مغلقة متصلة برحم طبيعي محفوظ في بيئة ملائمة يزودها بالغذاء الملائم. وتطرقت الأفلام والسينما الغربية لمثل هذا المفهوم المستقبلي وتحديدا في فيلم "ذا بود جينيريشن" (The Pod Genration) الذي صدر في عام 2023 وتحدث عن تطوير شركة تقنية كبرى لتقنية تجعل الزوجين يتشاركان في الحمل عبر وضعه في كبسولة خارجية يمكن مشاركتها بين الزوجين. ويشير التقرير إلى أن نجاح مثل هذه التقنية يحل أزمة معدلات الخصوبة التي يعاني منها المجتمع الصيني حاليا، إذ ارتفعت معدلات العقم في الصين لتصل 18% عام 2020 بعد أن كانت 11.9% في عام 2007.
