تطوير "راديو فضائي" للبحث عن أشكال خفيفة للمادة المظلمة

قام فريق دولي من الفيزيائيين بتطوير مادة ثنائية الأبعاد تعتمد على مركب من المنغنيز والبزموت والتيلوريوم، وهي قادرة على إنتاج توهج ضوئي عند تفاعلها مع الأكسيونات.
ويصف علماء الفلك تلك الأكسيونات بأنها جسيمات افتراضية من أشكال المادة المظلمة الخفيفة. وسيصبح هذا المركب أساسا لـ"راديو فضائي" قادر على البحث عن آثار الأكسيونات في الفضاء المحيط، وفقا لما أفادت به كلية لندن الملكية.
وأوضح ديفيد مارش الباحث في الكلية:" يمكننا الآن تصميم كاشف للمادة المظلمة يكون في جوهره نظيرا فضائيا لراديو السيارات، وسيلتقط الإشارات الصادرة عن المجرة بأكملها وسيبحث تدريجيا عن ترددات نتوقع إيجاد أكسيونات عليها. ومن خلال هذا "الراديو الفضائي" سنتمكن عاجلا أم آجلا من العثور على هذه الجسيمات أو التأكد من عدم وجودها."
وأشار الباحثون إلى أن هياكل ثنائية الأبعاد مصنوعة من تيلوريد البزموت والمنغنيز ستشكل أساسا لهذا "الراديو الفضائي"، وسيتميز هذا المركب بخصائص مغناطيسية وكوانتية وبصرية غير عادية، مع إمكانية اختراق نوعين من التناظر الفيزيائي داخله، وهما تناظر التكافؤ وتناظر الزمن.
وأضاف الفيزيائيون أن هذه الخصائص تتيح إنشاء تذبذبات مستقرة داخل البلورات تشبه الأكسيونات في خصائصها. وسبق أن حاول العلماء إنشاء ما يسمى بـ" شبه الجسيمات" على شكل الأكيونات في مواد غريبة أخرى، لكنها كانت ضعيفة جدا لدراستها أو استخدامها في البحث عن جسيمات المادة المظلمة الحقيقية.
واكتشف الفيزيائيون أنه يمكن تعزيز هذه التذبذبات الكوانتية باستخدام شكل ثنائي الأبعاد من تيلوريد البزموت والمنغنيز يحتوي على بضع طبقات ذرية فقط. وأظهرت التجارب أنه يمكن اكتشاف شبه جسيمات الأكسيون عن طريق توصيل أقطاب كهربائية بغشاء من تيلوريد البزموت والرصاص، وتمرير تيار كهربائي عبره، ومراقبة تذبذباته باستخدام الليزر والمجاهر الذرية.
وإذا اصطدم أكسيون حقيقي يشبه جسيما بالكاشف، فسيؤدي ذلك إلى ظهور وميض ضوئي خافت وملحوظ. ويمكن بهذه الطريقة البحث عن جسيمات المادة المظلمة الخفيفة في نطاق كتلة يتراوح بين 0.01 و0.1 إلكترون فولط، وهو مجال لا تغطيه الأدوات العلمية الحالية.
ويتوقع العلماء أن هذه البحوث ستقدم إجابة قاطعة خلال 15 عاما حول وجود الأكسيونات بهذه الكتل، كما تشهد العديد من الأرصاد الفلكية.
يذكر أن عمليات البحث غير المثمرة عن المادة المظلمة "الثقيلة" دفعت بعلماء الكونيات إلى افتراض أنها قد تتكون من الأكسيونات، وهي جسيمات خفيفة جدا تشبه النيوترينو في الكتلة والخصائص. وفشلت المحاولات الأولى لاكتشافها، لكن قبل خمس سنوات عثر كاشف XENON 1T عن أدلة محتملة على وجودها. وشكك العلماء في هذه النتائج عام 2022 بعد تحليل بيانات أولية واردة من كاشف XENONnT فائق القدرة.

جرب ميزات الذكاء الاصطناعي لدينا

اكتشف ما يمكن أن يفعله Daily8 AI من أجلك:

التعلم مع الذكاء الاصطناعيالتحقق من الحقائقتحويل النص إلى كلامملخص الذكاء الاصطناعي

أخبار ذات صلة

صوت لبنان

١٨-٠٤-٢٠٢٥

• صوت لبنان

تطوير "راديو فضائي" للبحث عن أشكال خفيفة للمادة المظلمة

قام فريق دولي من الفيزيائيين بتطوير مادة ثنائية الأبعاد تعتمد على مركب من المنغنيز والبزموت والتيلوريوم، وهي قادرة على إنتاج توهج ضوئي عند تفاعلها مع الأكسيونات. ويصف علماء الفلك تلك الأكسيونات بأنها جسيمات افتراضية من أشكال المادة المظلمة الخفيفة. وسيصبح هذا المركب أساسا لـ"راديو فضائي" قادر على البحث عن آثار الأكسيونات في الفضاء المحيط، وفقا لما أفادت به كلية لندن الملكية. وأوضح ديفيد مارش الباحث في الكلية:" يمكننا الآن تصميم كاشف للمادة المظلمة يكون في جوهره نظيرا فضائيا لراديو السيارات، وسيلتقط الإشارات الصادرة عن المجرة بأكملها وسيبحث تدريجيا عن ترددات نتوقع إيجاد أكسيونات عليها. ومن خلال هذا "الراديو الفضائي" سنتمكن عاجلا أم آجلا من العثور على هذه الجسيمات أو التأكد من عدم وجودها." وأشار الباحثون إلى أن هياكل ثنائية الأبعاد مصنوعة من تيلوريد البزموت والمنغنيز ستشكل أساسا لهذا "الراديو الفضائي"، وسيتميز هذا المركب بخصائص مغناطيسية وكوانتية وبصرية غير عادية، مع إمكانية اختراق نوعين من التناظر الفيزيائي داخله، وهما تناظر التكافؤ وتناظر الزمن. وأضاف الفيزيائيون أن هذه الخصائص تتيح إنشاء تذبذبات مستقرة داخل البلورات تشبه الأكسيونات في خصائصها. وسبق أن حاول العلماء إنشاء ما يسمى بـ" شبه الجسيمات" على شكل الأكيونات في مواد غريبة أخرى، لكنها كانت ضعيفة جدا لدراستها أو استخدامها في البحث عن جسيمات المادة المظلمة الحقيقية. واكتشف الفيزيائيون أنه يمكن تعزيز هذه التذبذبات الكوانتية باستخدام شكل ثنائي الأبعاد من تيلوريد البزموت والمنغنيز يحتوي على بضع طبقات ذرية فقط. وأظهرت التجارب أنه يمكن اكتشاف شبه جسيمات الأكسيون عن طريق توصيل أقطاب كهربائية بغشاء من تيلوريد البزموت والرصاص، وتمرير تيار كهربائي عبره، ومراقبة تذبذباته باستخدام الليزر والمجاهر الذرية. وإذا اصطدم أكسيون حقيقي يشبه جسيما بالكاشف، فسيؤدي ذلك إلى ظهور وميض ضوئي خافت وملحوظ. ويمكن بهذه الطريقة البحث عن جسيمات المادة المظلمة الخفيفة في نطاق كتلة يتراوح بين 0.01 و0.1 إلكترون فولط، وهو مجال لا تغطيه الأدوات العلمية الحالية. ويتوقع العلماء أن هذه البحوث ستقدم إجابة قاطعة خلال 15 عاما حول وجود الأكسيونات بهذه الكتل، كما تشهد العديد من الأرصاد الفلكية. يذكر أن عمليات البحث غير المثمرة عن المادة المظلمة "الثقيلة" دفعت بعلماء الكونيات إلى افتراض أنها قد تتكون من الأكسيونات، وهي جسيمات خفيفة جدا تشبه النيوترينو في الكتلة والخصائص. وفشلت المحاولات الأولى لاكتشافها، لكن قبل خمس سنوات عثر كاشف XENON 1T عن أدلة محتملة على وجودها. وشكك العلماء في هذه النتائج عام 2022 بعد تحليل بيانات أولية واردة من كاشف XENONnT فائق القدرة.

النهار

٠٨-١٢-٢٠٢٤

• النهار

المعدن السائل يعيد تشكيل الإلكترونيات بعملية تصنيع جديدة مدهشة

تُمثّل طريقة جديدة ومبتكرة قفزة نوعية في كيفية تصنيع المكونات الإلكترونية على النطاق النانوي، حيث تُقدّم هذه الطريقة بديلاً أسرع وأرخص وأكثر موثوقية مقارنة بالطرق التقليدية لتصنيع الشرائح الإلكترونية. وقد تم تطوير هذا النهج الفريد على يد فريق بحثي من جامعة ولاية نورث كارولاينا، ويعتمد على استخدام معدن سائل قادر على التشكّل الذاتي لتكوين هياكل دقيقة ووظيفية. عملية التصنيع تبدأ هذه العملية باستخدام سبيكة معدنية خاصة تُعرف بـ"معدن فيلد"، وهي مزيج من الإنديوم والبزموت والقصدير. عند وضع المعدن السائل بجوار قالب معين وتعريضه للأكسجين، تتكوّن طبقة رقيقة من الأكسيد على سطحه. بعد ذلك، يتم إدخال محلول من الروابط الكيميائية (ligands) الذي يسحب أيونات المعدن من تلك الطبقة. بفضل تأثير العمل الشعري (capillary action)، تعمل هذه الأيونات ككتل بناء مغناطيسية صغيرة، حيث تتدفق عبر القنوات الموجودة في القالب لتشكّل هياكل منظمة تُشبه الأسلاك. ما يميز هذا المعدن السائل هو بساطة وكفاءة العملية. تفوق على الطرق التقليدية تتطلب تقنيات تصنيع الشرائح التقليدية عشرات الخطوات المعقدة، وغالباً ما تكون بتكلفة باهظة ونسبة عالية من العيوب. في المقابل، تُنتج هذه الطريقة هياكل متجانسة للغاية مع تقليل الهدر إلى الحد الأدنى؛ وذلك ببساطة، عن طريق تشكيل المادة في داخل القالب. بمجرد تكوين الهياكل، يتم تسخينها إلى درجة حرارة تصل إلى 600 درجة مئوية، مما يؤدي إلى دمج المادة في أسلاك شبه موصلة قوية. الابتكار في التوصيل الكهربائي بعد التسخين، تتكوّن طبقة طبيعية من الجرافين تُعزّز التوصيلية الكهربائية وتمنع تدهور المكونات. وقد نجح الباحثون حتى الآن في تصنيع صمامات ثنائية (diodes) وترانزستورات بأسلاك يبلغ قطرها 44 نانومتراً فقط — وهو حجم صغير بما يكفي لتلبية متطلبات الإلكترونيات المتقدّمة. تضيف طبقة الجرافين بُعداً جديداً من المرونة، حيث تُتيح للفريق ضبط الخصائص الكهربائية للمكونات لتطبيقات محددة، بما في ذلك الإلكترونيات البصرية (optoelectronics). إلى جانب قدراتها التقنية، تتميز طريقة المعدن السائل بقابليتها للتوسّع. إمكانات واعدة للإنتاج الضخم من خلال تعديل حجم القالب، يُمكن للمصنّعين إنتاج مجموعات كبيرة من الأجهزة النانوية بتكلفة أقل بكثير مقارنةً بالأساليب الحالية. وبالرغم من أن هذه التقنية لا تُنافس بعد الدقة الذرية التي تحققها شركات عملاقة مثل TSMC، فإن إمكاناتها للإنتاج الضخم والعائد المرتفع قد تجعلها تقنية ثورية. مع تزايد الطلب في صناعة الإلكترونيات على مكونات أسرع وأصغر وأكثر كفاءة، قد تكون هذه العملية المبتكرة المفتاح لمواجهة تلك التحديات المستقبلية.

الميادين

٠٢-١٠-٢٠٢٤

• الميادين

بطاريات "ليثيوم" خطرة..

أظهرت نتائج التجارب التي أجراها خبراء الجامعة الوطنية للبحوث التقنية في روسيا أن بطاريات الليثيوم للأجهزة المحمولة في حالة استخدامها بصورة غير صحيحة يمكن أن تشكل خطورة على صحة المستخدم. ووفقاً لنتيجة إحدى التجارب التي أجراها خبراء السلامة والأمن الصناعي بالجامعة، تناثرت الشظايا الناتجة عن انفجار بطارية على مسافة تصل إلى 250 متراً. When they told you that lithium batteries don't explode, this is BS.I am a technologist the whole of my life, and here is an explosion of lithium batteries triaged by same it can be triggered in your mobile device by corrupt software, uploaded by those who have access… أن أخطر أنواع هذه البطاريات هي بطاريات الكاثود السائلة- دمج الليثيوم مع كلوريد الثيونيل ( Li/SOCl2 ) والمنغنيز ((Li/MnO2 والبولي مونوفلورايد (Li /CFx) و الفناديوم Li /LixV3O8 ) ) وهذه الأنواع يمكن أن تستخدم مرة واحدة أو قابلة للشحن. Another reminder of the importance of educating the public on the dangers ofLithium Ion batteries and the measures needed to ensure they are as safe as possible. فاديم تاراسوف، رئيس قسم المعادن غير الحديدية والذهب في الجامعة: "هذه الأنواع هي أقوى مصادر التيار حاليا يستخدم فيها معدن الليثيوم ونظام مؤكسد قوي، مثل كلوريد الثيونيل أي مزيج حمض الكبريتيك وحمض الهيدروكلوريك. وعند استخدام هذه البطاريات بصورة خاطئة، يمكن لبطارية بحجم (АА) أن تقطع الأصبع، والحجم С أن تقطع اليد والنوع D يمكن أن يقطع الذراع". ووفقاً للخبراء، يمكن أن يكون سبب انفجار هذه البطاريات ضرراً ميكانيكاً أو تغيّر في إعداد الجهاز الذي يمكن إجراؤه في بعض الأجهزة عن بعد دون معرفة ورغبة مالكه.