لأول مرة.. 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".
هاشتاغز
جرب ميزات الذكاء الاصطناعي لدينا
اكتشف ما يمكن أن يفعله Daily8 AI من أجلك:
التعليقات
لا يوجد تعليقات بعد...
أخبار ذات صلة
الاتحاد
١٦-٠٥-٢٠٢٥
- الاتحاد
"بيرسيفيرانس" ترصد أول شفق مرئي بالعين المجردة على المريخ
رصدت مركبة بيرسيفيرانس التابعة لإدارة الطيران والفضاء الأميركية (ناسا) ظاهرة الشفق على المريخ في شكل ضوء مرئي بالعين المجردة، وتألقت السماء في نعومة باللون الأخضر في أول مشاهدة للشفق على سطح أي كوكب آخر غير الأرض. وقال علماء إن الشفق ظهر في 18 مارس 2024، حين واجهت جسيمات فائقة الطاقة من الشمس الغلاف الجوي للمريخ، مما أدى إلى تفاعل أسفر عن توهج خافت عبر سماء الليل بالكامل. ورصدت أقمار اصطناعية الشفق سابقاً على المريخ من مدار في نطاق الأطوال الموجية فوق البنفسجية، لكن ليس في شكل الضوء المرئي. وأطلقت الشمس قبل ذلك بثلاثة أيام توهجاً شمسياً رافقه انبعاث للكتلة في شكل إكليل وهو انفجار ضخم من الغاز والطاقة المغناطيسية يجلب معه كميات كبيرة من الجسيمات الشمسية النشطة التي انطلقت إلى الخارج عبر النظام الشمسي. والمريخ هو رابع الكواكب بعداً من الشمس، بعد عطارد والزهرة والأرض. وحاكى العلماء الحدث سلفاً وأعدوا أدوات على المركبة لتكون جاهزة لرصد الشفق المتوقع. وعلى متن بيرسيفيرانس جهازان حساسان للأطوال الموجية في النطاق المرئي، مما يعني أنهما يرصدان الألوان التي يمكن للعين البشرية رؤيتها. ويتشكل الشفق على المريخ بالطريقة نفسها التي يتشكل بها على الأرض، حيث تتصادم الجسيمات المشحونة النشطة مع الذرات والجزيئات في الغلاف الجوي، مما يؤدي إلى إثارة هذه الجسيمات دون الذرية التي تسمى الإلكترونات لتبعث جسيمات ضوئية تسمى الفوتونات. وظهر اللون الأخضر بسبب التفاعل بين الجسيمات المشحونة من الشمس والأكسجين في الغلاف الجوي للمريخ. لكن الشفق قد يكون متوهجاً كحاله في المناطق الشمالية والجنوبية من الأرض، لكن الشفق الذي تم رصده على المريخ كان باهتاً جداً. وإذا تمكن رواد الفضاء من الأرض ذات يوم من الإقامة على سطح المريخ لفترة طويلة، فقد يستمتعون بعرض ضوئي ليلي.
البيان
١٢-٠٥-٢٠٢٥
- البيان
علماء ينجحون في تحويل الرصاص إلى ذهب.. ما الفائدة الاقتصادية؟
لطالما حلم الكيميائيون في العصور الوسطى بتحويل المعادن مثل الرصاص، إلى الذهب. واليوم، تحقق هذا الحلم جزئيًا ولكن بطريقة علمية تمامًا، داخل مصادم الهدرونات الكبير التابع للمنظمة الأوروبية للأبحاث النووية (CERN). خلال الفترة بين عامي 2015 و2018، وأثناء الجولة الثانية من تشغيل المصادم، تمكّن العلماء من إنتاج نحو 86 مليار نواة ذهبية، ناتجة عن تصادمات عالية الطاقة بين نوى الرصاص. هذه الكمية ضئيلة للغاية، تبلغ نحو 29 بيكوغرامًا فقط – أي جزء من تريليون من الغرام – وتفنى في غضون أجزاء من الثانية. لكن المثير للاهتمام ليس في كمية الذهب المنتجة، بل في الطريقة التي تمكّن بها الفيزيائيون من رصد هذه النوى الذهبية، باستخدام أجهزة خاصة تُعرف باسم مسعرات درجة الصفر (ZDCs)، ضمن تجربة ALICE (تجربة مصادم الأيونات الكبير). هذه الأجهزة مكنت العلماء من تتبع عدد النيوترونات والبروتونات المنبعثة خلال التصادم، وتحليل كيفية تشكُّل العناصر الجديدة. في الجدول الدوري، يقع الذهب على بُعد ثلاث وحدات فقط من الرصاص، فبينما يحتوي الرصاص على 82 بروتونًا، يمتلك الذهب 79 فقط. وعبر اصطدامات دقيقة وعالية الطاقة، يمكن "نزع" بعض البروتونات والنيوترونات من نواة الرصاص، فتتشكل ذرات ذهب، وفقا لتقرير نشرته مجلة "نيوزويك" الأمريكية. هذه التفاعلات تحدث عندما تمر نواتان من الرصاص بالقرب من بعضهما بسرعة تقترب من سرعة الضوء، فتنتج عنهما نبضات فوتونية عالية الطاقة، قادرة على زعزعة استقرار النواة، وإخراج أجزاء منها. وليس الذهب وحده هو الناتج؛ فقد رصد العلماء أيضًا تشكُّل عناصر أخرى مثل الثاليوم والزئبق، والتي تظهر بكميات أكبر. وقد تمكّن فريق ALICE من قياس كميات هذه العناصر بدقة، مستخدمين تقنيات متقدمة لتحليل الجسيمات الناتجة عن التصادم. ورغم أن هذه الطريقة غير عملية لإنتاج الذهب على نطاق تجاري، إلا أنها تمثل إنجازًا علميًا مدهشًا، يفتح نافذة جديدة لفهم التفاعلات النووية النادرة، وتُعد أقرب ما يكون إلى "الكيمياء السحرية" التي حلم بها القدماء، ولكن على أساس علمي صارم ومعاصر.
الاتحاد
١٠-٠٥-٢٠٢٥
- الاتحاد
في أضخم تجربة طبية عرفها التاريخ.. الذكاء الاصطناعي يشخّص ويتفوق على الأطباء
أطلقت مجموعة باحثين من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) وجامعة هارفارد بالتعاون مع مستشفيات كبرى، قاعدة بيانات جديدة تهدف إلى دراسة التفاعل بين أطباء الأشعة ونماذج الذكاء الاصطناعي في تفسير صور الأشعة الصدرية، وهي قاعدة توصف بأنها الأكبر والأشمل من نوعها في هذا المجال حتى اليوم. اقرأ أيضاً.. اختبار ذكي يشخّص سرطان الرئة بدقة غير مسبوقة البيانات التي نُشرت ضمن مجلة Scientific Data في 3 مايو 2025، تحت اسم Collab-CXR، جمعت تقييماً تشخيصياً لـ 324 حالة مرضية واقعية من قبل 227 طبيب أشعة محترف، وذلك ضمن بيئات معلوماتية متغيرة: بعضها تضمن الدعم من خوارزميات الذكاء الاصطناعي، وأخرى اعتمدت على الصور الشعاعية فقط، وبعضها تضمن اطلاع الطبيب على التاريخ السريري الكامل للمريض. تم استخدام نموذج الذكاء الاصطناعي المعروف باسم CheXpert، المطوّر من جامعة ستانفورد، كأداة دعم تشخيصي في بعض الحالات. النموذج يعتمد على تحليل صور الأشعة فقط، دون الرجوع إلى السجل السريري، وهو ما أتاح للباحثين مقارنة قدرات الذكاء الاصطناعي مع الأداء البشري، ومع أداء الفريق البشري عند العمل بمساعدة الذكاء الاصطناعي. اقرأ أيضاً.. حين يرى الذكاء الاصطناعي ما لا يراه الطبيب.. قفزة في تشخيص قصر النظر ما يميز هذه الدراسة هو التصميم التجريبي المعقد الذي جمع بين اختبارات ضمن المشارك نفسه وأخرى بين مشاركين مختلفين، مما يسمح بفهم أدق لكيفية تفاعل الأطباء مع المعلومات المتوفرة لهم، سواء كانت آتية من الآلة أو من سياق الحالة الطبية. كذلك، شملت القاعدة تقييمات لاحتمالات الإصابة بـ 104 نوعًا مختلفًا من الأمراض الصدرية، وهو نطاق تشخيصي أوسع بكثير من الدراسات السابقة. إلى جانب التشخيصات، سجل الباحثون زمن اتخاذ القرار، وعدد النقرات داخل الواجهة التفاعلية، ومدى ثقة الطبيب في كل قرار، إضافة إلى بيانات ديموغرافية ومهنية عن الأطباء المشاركين، الذين يتمتعون بمتوسط خبرة يصل إلى 22 عامًا. تهدف قاعدة البيانات هذه إلى تمكين الباحثين والمطورين من تصميم أدوات ذكاء اصطناعي أكثر فاعلية وواقعية في البيئات الطبية، وتوجيه استراتيجيات دمج الذكاء الاصطناعي داخل سير العمل السريري بطريقة تحقق التكامل بدلًا من التنافس، وبما يعزز دقة التشخيص وجودة الرعاية الصحية للمرضى. إسلام العبادي(أبوظبي)
