إنجاز علمي غير مسبوق.. تحويل الضوء إلى مادة صلبة فائقة

يعتبر هذا الإنجاز، بقيادة فريق البحث من المجلس الوطني للبحوث في إيطاليا، خطوة مهمة في مجال فيزياء المادة المكثفة. ووصفه ديميتريوس تريبوجورغوس، أحد أعضاء الفريق البحثي، بأنه "رائع جدا"، خاصة أنه يعتمد على أعمال سابقة قام بها دانييل سانفيتو، زميل تريبوجورغوس، الذي أظهر في الماضي أن الضوء يمكن أن يتصرف مثل السائل. لكن الفريق الحالي نجح في إنشاء "المادة الصلبة الفائقة" الكمومية، وهو تطور جديد في هذا المجال.
وتتميز المواد الصلبة الفائقة بلزوجة صفرية وبنية تشبه البلورات التقليدية، مثل ملح الطعام. لكنها تختلف عن المواد التقليدية التي تتصرف وفقا لقوانين الفيزياء المألوفة. وتوجد هذه المواد بشكل أساسي في عالم الكم، وتتم دراستها عادة في تجارب تتطلب درجات حرارة منخفضة للغاية لإظهار التأثيرات الكمية.
إقرأ المزيد علماء روس يبتكرون طريقة فريدة للحام معادن مختلفة
لكن في التجربة الجديدة، استخدم فريق البحث أشباه الموصلات من نوع "زرنيخيد الألومنيوم والغاليوم" (يستخدم هذا المركب على نطاق واسع في صناعة الأجهزة الإلكترونية والبصرية) بدلا من الذرات المبردة، ما سمح بتحويل الضوء إلى مادة صلبة فائقة. وباستخدام ليزر موجه إلى قطعة من هذه المواد، تم إنشاء جسيمات هجينة تسمى "البولاريتونات"، التي اندمجت في النهاية لتشكل حالة صلبة فائقة.
وكان الفريق أمام تحد كبير يتمثل في قياس خصائص هذه المادة الجديدة بدقة.
وأشار سانفيتو إلى أن هذه المادة الصلبة الفائقة المصنوعة من الضوء لم يسبق أن تم إنتاجها أو إثبات وجودها عمليا من خلال التجارب العلمية السابقة، ما يزيد من أهمية هذا الإنجاز.
وأضاف ألبرتو براماتي، من جامعة السوربون، أن هذه الدراسة تساهم في فهم أوسع لكيفية تغيّر المادة الكمومية لحالاتها عبر انتقال الطور. ومع ذلك، أشار إلى ضرورة إجراء المزيد من القياسات والتحليلات لفهم خصائص هذه المادة بشكل كامل.
وأعرب تريبوجورغوس عن تفاؤله بشأن الإمكانيات المستقبلية للبحث في المواد الصلبة الفائقة القائمة على الضوء، حيث يمكن أن تكون أكثر قابلية للإدارة من المواد التي تعتمد على الذرات. وهذا قد يؤدي إلى استكشاف حالات جديدة للمادة واستخدامها في تطبيقات عملية في تكنولوجيا الكم.
المصدر: interesting engineering

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

روسيا اليوم

١٣-٠٥-٢٠٢٥

• روسيا اليوم

أرقام صادمة.. تقدير جديد لعمر آخر النجوم في الكون

وفي الدراسة، أعاد العلماء حساب المدة التي تستغرقها الأجرام الكونية، مثل الثقوب السوداء والنجوم النيوترونية، للتبخر، وخلصوا إلى أن آخر بقايا النجوم في الكون قد تتلاشى خلال نحو 10⁷⁸ عاما فقط (فالعدد 10⁷⁸ في حساباتهم يعادل الرقم "1" متبوعا بـ78 صفرا)، وهو رقم أقل بكثير من التقديرات السابقة التي بلغت 10¹¹⁰⁰ عاما. وهذا الفارق الهائل يعد تحولا جوهريا في فهمنا للزمن الكوني. واستند الفريق في أبحاثه إلى نظرية إشعاع هوكينغ، التي اقترحها الفيزيائي البريطاني ستيفن هوكينغ عام 1975، وتنص على أن بعض الجسيمات يمكنها الإفلات من أفق الحدث للثقب الأسود، ما يؤدي إلى تحلله تدريجيا. وفيما كانت النظرية تطبق تقليديا على الثقوب السوداء فقط، توسع الفريق - المؤلف من هينو فالكه ومايكل ووندراك ووالتر فان سويليكوم - فيها لتشمل أجساما أخرى كثيفة مثل النجوم النيوترونية والأقزام البيضاء. ولاختبار النظرية، أجرى الفريق حسابات على نجم قزم أبيض (أحد أكثر الأجرام استقرارا في الكون)، ووجد أن زمن تبخره عبر إشعاع شبيه بإشعاع هوكينغ قد لا يتجاوز 10⁷⁸ عاما. وأظهرت الدراسة أن تبخر الأجسام لا يعتمد على نوعها، بل على كثافتها فقط. وبهذا، لا تقتصر آلية التحلل على الثقوب السوداء، بل يمكن أن تشمل أجساما أخرى شديدة الكثافة، وهو ما يفتح الباب أمام نماذج جديدة لفهم مصير المادة في الكون. كما أجرى الفريق بعض الحسابات الافتراضية الطريفة، فوجدوا أن تبخر القمر أو حتى الإنسان عبر إشعاع مشابه لإشعاع هوكينغ سيستغرق نحو 10⁹⁰ عاما. ويرى الباحثون أن دراستهم تساهم في إلقاء ضوء جديد على طبيعة الإشعاع الكوني والمصير النهائي للمادة، إذ قال والتر فان سويليكوم: "من خلال طرح هذه الأسئلة والنظر في الحالات القصوى، نريد فهم النظرية بشكل أفضل، وربما نقترب يوما ما من كشف لغز إشعاع هوكينغ". نُشرت نتائج الدراسة في مجلة "علم الكونيات وفيزياء الجسيمات الفلكية"، وتأتي امتدادا لورقة بحثية سابقة للفريق نفسه نُشرت عام 2023. المصدر: interesting engineering حقق علماء الفلك اكتشافا ثوريا يحل أحد الألغاز الكونية، حيث تبين أن "سور هرقل-الإكليل الشمالي العظيم" (أضخم تراكم مجري معروف في الكون) هو أكبر وأقرب إلى الأرض مما كان يُعتقد سابقا. اعتقد علماء الفيزياء الفلكية أن الكون له مركز واحد، وتنتشر المادة منه في جميع الاتجاهات بشكل منتظم ومتجانس، واعتبروا ذلك مبدأ أساسيا للكون. مع بداية تشكّل الكون، بدأ العد التنازلي لعملية أدت في نهاية المطاف إلى تهيئة الظروف الملائمة لظهور الحياة على كوكب الأرض.

روسيا اليوم

٣٠-٠٤-٢٠٢٥

• روسيا اليوم

روسيا.. تطوير أغشية ذهبية رقيقة جدا للشاشات المرنة

وتُعتبر هذه المادة واعدة لاستخدامها في تصنيع شاشات إلكترونية مرنة وخلايا شمسية شفافة، وفقا لما أعلنته الخدمة الصحفية في معهد الفيزياء الحرارية التابع لأكاديمية العلوم الروسية الذي يشرف على المشروع. وتعتمد الطريقة التي استخدمها العلماء الروس على ترسيب ليزري نبضي في جو مضطرب، وبفضل الضبط الدقيق لمعايير الضغط وطاقة النبض الليزري، يتم التوزيع المتحكم فيه لطاقة ذرات الذهب، مما يتيح تكوين غشاء يوصل الكهرباء باستمرار. ويقول العلماء إن الميزة التكنولوجية الرئيسية للطريقة المطورة تكمن في توافقها مع خطوط الإنتاج الحالية دون الحاجة لعمليات معقدة واستخدام مواد نادرة وسامة. وعلاوة على ذلك فإن الغشاء يحتفظ بخصائصه على مختلف أنواع القواعد، بما فيها السيليكون والكوارتز، ويتمتع باستقرار حراري فائق. ويفتح ذلك آفاقا لاستخدام مثل هذه الأغشية في الإلكترونيات الحديثة، مثل الشاشات المرنة والخلايا الشمسية الشفافة وواجهات الأعصاب الاصطناعية والأنظمة الحساسة. وقد شارك في البحث معهد "كوتاتيلادزه" للفيزياء الحرارية ومعهد "رزانوف" لفيزياء أشباه الموصلات وجامعة "نوفوسيبيرسك" الحكومية ومعهد الأتمتة وإدارة العمليات التابع لأكاديمية العلوم الروسية والجامعة الفيدرالية للشرق الأقصى. وتم دعم البحث من قبل الصندوق العلمي الروسي، ونُشرت نتائجه في مجلة Applied Surface Science. المصدر: تاس ابتكر علماء روس جهازا يسمح بإنتاج الهيدروجين بنقاء 99.96 بالمئة وحصلوا على براءة اختراع رسمية.

روسيا اليوم

٠٧-٠٣-٢٠٢٥

• روسيا اليوم

ابتكار مادة مقاومة للحرارة من معادن أرضية لمحطات الطاقة

إقرأ المزيد علماء روس يبتكرون طريقة فريدة للحام معادن مختلفة ويشير المكتب الإعلامي لوزارة التعليم والعلوم الروسية إلى أن هذه التكنولوجيا ضرورية لإنشاء محطات الطاقة المتقدمة وأجهزة التكنولوجيا الكيميائية. ووفقا للباحث نيكيتا بيتشوغين، يجري العمل في جميع أنحاء العالم على ابتكار سبائك معدنية مسامية قادرة على العمل في بيئة مؤكسدة وتحمل درجة حرارة أعلى من 1000 درجة مئوية. لأن هذه المواد ضرورية لإنشاء محطات طاقة متقدمة وأجهزة التكنولوجيا الكيميائية. وكما هو معروف أن إضافة حتى 0.05 بالمائة من الكتلة الذرية للعناصر الأرضية النادرة، مثل الديسبروسيوم أو الإيتريوم أو الغادولينيوم، تزيد بشكل كبير من مقاومة السبائك للأكسدة، وبالتالي عمر خدمتها في درجات الحرارة العالية. ويشير الخبراء، إلى أن المنتجات المسامية تصنع بشكل أساسي باستخدام تقنيات المسحوق، وبما أن مساحيق المعادن المحتوية على تركيز المعادن الأرضية النادرة غير متوفر. لذلك اضطر الباحثون على ابتكار معدات وتكنولوجيا لتطبيق العناصر الأرضية النادرة على سطح المساحيق، وإثبات إمكانية استخدامها لإنشاء منتجات مسامية ذات خصائص محسنة. ومن أجل ذلك استخدموا معدات خاصة لتعديل المساحيق التجارية المتوفرة، حيث جرت معالجتها في غرفة تركيب شعاع الإلكترون: باستخدام الرش المغناطيسي، وذلك برش طبقة رقيقة من العنصر الأرضي النادر على سطح جزيئات المسحوق، وبعد ذلك، تحت تأثير شعاع الإلكترون، يندمج الطلاء مع مادة الجسيمات. ويؤدي هذا إلى الحصول على سبيكة مسحوق رئيسية تحتوي على جزيئات من نوع الغلاف الأساسي. تتكون "النوى" الموجودة فيه من مسحوق الألمنيوم والكروم، أما "الأغلفة" المطبقة فهي الديسبروسيوم والإتريوم. واستخدمت السبائك الناتجة للحصول على معادن بينية مسامية بطريقة التركيب عالي الحرارة المنتشر ذاتيا. يمكن مقارنة هذه العملية بحرق خليط من النيكل والألمنيوم ومساحيق السبائك الرئيسية القادر على الاحتراق ببطء عند درجات حرارة أعلى من 1500- 1600 درجة وتكوين هياكل مسامية. نتائج الدراسة منشور في مجلة Vacuum и International Journal of Alloys and compounds المصدر: تاس