الصدفة البحتة تكشف عن الكيمياء السرية للذهب
لكن، ماذا لو أخبرك أحد العلماء أن الذهب يمكن أن يتحول كيميائيا ويكوّن مركبا جديدا غير مألوف، كل ذلك في لحظة غير مخطط لها؟ هذا ما حدث بالفعل في مختبر "سلاك" الوطني لتسريع الجسيمات في الولايات المتحدة.
تجربة بالصدفة
كان فريق بحثي تابع للمختبر يعمل على دراسة كيفية تشكّل ألماس من مواد هيدروكربونية، تحت ظروف ضغط وحرارة تماثل تلك الموجودة في أعماق الكواكب، هذه التجارب تحتاج أجهزة خاصة تسمى "خلايا السندان الماسي"، تضغط العينة بين قطعتي ألماس صناعي لتصل إلى ملايين البارات من الضغط، ثم تُسخّن بأشعة سينية شديدة الطاقة.
هنا يأتي دور الذهب، حيث استخدم العلماء شريحة رقيقة من الذهب داخل التجربة، ليس لكونه موضوع البحث، بل لأنه يمتص الأشعة السينية ويساعد على تسخين العينة بشكل متساوٍ وسريع.
وحين حلّل العلماء النتائج، لم يجدوا ألماسا فقط، بل وجدوا شيئا لم يتوقعوه على الإطلاق، وهو مادة جديدة مكوّنة من الذهب والهيدروجين، أطلقوا عليها اسم "هيدريد الذهب"، هذه النتيجة كانت صادمة، لأن الذهب عادة لا يدخل في تفاعلات كيميائية بسهولة، خصوصا مع عنصر خفيف وصغير مثل الهيدروجين.
سر كيمياء الذهب
مع الفحص تبين السبب، بحسب الدراسة التي نشرها الباحثون في دورية "آنجهفانته كمي إنتِرناشونال إديشن،" تحت الضغط الهائل ودرجات الحرارة العالية، ظهرت حالة غريبة تعرف باسم "الحالة الأيونية الفائقة".
في هذه الحالة، تشكلت ذرات الذهب في صورة شبكة بلورية صلبة وثابتة، بينما ذرات الهيدروجين تحركت بحرية وسط هذه الشبكة، وكأنها "سائل" يتدفق داخل "قالب" صلب.
بالإضافة إلى ذلك، فهذه الحركة الحرّة لذرات الهيدروجين جعلت المادة موصلة جيدة للكهرباء، مع خصائص فيزيائية غير معتادة.
تطبيقات متوقعة
هذا الاكتشاف يثبت أن الذهب يمكن أن يكون نشطا كيميائيا تحت الظروف المناسبة، كما أنه يفتح الباب لتحقيق فهم أفضل لما يحدث في أنوية الكواكب العملاقة مثل المشتري وزحل، حيث توجد ضغوط ودرجات حرارة مشابهة.
من جانب آخر، إذا أمكن للعلماء صنع هيدريدات معادن أخرى، فقد نحصل على مواد ذات خصائص فائقة التوصيل أو مقاومة قصوى للحرارة.
مرة أخرى، يشير هذا الاكتشاف إلى واحدة من أكثر الظواهر في العلوم، وهي "السرنديبية"، تلك الاكتشافات الصدفوية، فبعض أهم الاكتشافات لم تأتِ من خطط مدروسة بدقة، بل من لحظات مفاجئة، في هذه الحالة فالعلماء كانوا يبحثون عن ألماس، لكنهم وجدوا ذهبا في صورة جديدة لم تُر من قبل.
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 6 ساعات
- الجزيرة
واشنطن بوست: سباق القوى الكبرى النووي نحو القمر يختبر حدود قوانين الفضاء
في مشهد يعكس عودة سباق القوى العظمى إلى الفضاء، أعلنت وكالة الفضاء الأميركية "ناسا" تسريع خطتها لبناء مفاعل نووي صغير على سطح القمر بحلول عام 2030، وذلك في خطوة تفتح آفاقا جديدة ليس فقط على صعيد الفضاء، بل أيضا في مضمار القانون الفضائي، وفق تقرير بصحيفة واشنطن بوست. وأشار التقرير إلى أن القوانين الدولية التي تحكم الفضاء الخارجي قائمة منذ عقود، إلا أن أجزاء منها لم تختبر فعليا بعد، وحذر خبراء من أن جهود ناسا في هذا المجال تطرح أسئلة شائكة حول تلك القواعد، وإمكانية اندلاع نزاعات مع احتدام المنافسة للسيطرة على القمر. وذكرت الصحيفة أن القائم بأعمال مدير ناسا ووزير النقل الأميركي شون دوفي طلب، الشهر الماضي، من وكالة الفضاء تسريع جهودها لوضع مفاعل نووي على القمر بحلول عام 2030. وقال في توجيه رسمي -كُشف عنه أولا عبر موقع بوليتيكو- إن هذه التقنية "ستدعم اقتصادا قمريا مستقبليا، وتوليد طاقة عالية على كوكب المريخ، وتعزيز الأمن القومي الأميركي في الفضاء". وأشار دوفي في هذا الصدد إلى تنامي الضغوط من جانب الصين وروسيا ، إذ أكد البلدان مرارا منذ عام 2024 على خطتهما المشتركة لتركيب مفاعل على القمر بحلول منتصف ثلاثينيات القرن الحالي. وأضاف في توجيهه أن الدولة التي تضع أول مصدر للطاقة النووية على القمر "يمكنها إعلان الموقع منطقة محظورة". أول الواصلين ينتصر وبحسب ماهام جافيد، المراسلة المتخصصة في المشاريع البصرية بالصحيفة، فقد أثار الإعلان الأميركي جدلا في أوساط خبراء القانون الفضائي. وعلى الرغم من أن معاهدة الفضاء الخارجي لعام 1967 تحظر على الدول المطالَبَة بالسيادة على أي جزء من القمر، فإن بعض بنودها تمنح ميزة غير مباشرة للواصل الأول. الدولة التي تضع أول مصدر للطاقة النووية على القمر "يمكنها إعلان الموقع منطقة محظورة" بواسطة مدير ناسا ووزير النقل الأميركي شون دوفي وتقول ميشيل هانون، المديرة التنفيذية لمركز قانون الفضاء بجامعة ميسيسيبي، إن "من يصل أولا يمتلك ضمنا حقا أكبر في استبعاد الآخرين". إعلان كما أن اتفاقيات أرتميس، التي وضعتها واشنطن عام 2020 وتصف "مناطق الأمان" لحماية الأفراد والمعدات، لم تحدد بوضوح حجم هذه المناطق أو مدتها، مما يفتح الباب أمام تفسيرات واسعة قد تُستغل سياسيا. وتجدر الإشارة إلى أن الصين وروسيا ليستا طرفا في هذه الاتفاقيات، وهو ما يعقّد أي توافق قانوني مستقبلي، طبقا للمراسلة جافيد. بين الطموح والاحتكار تستهدف ناسا منطقة القطب الجنوبي للقمر، التي يُعتقد أنها تحتوي على كميات من المياه المتجمدة داخل حفر مظلمة، إلى جانب مناطق مشمسة نسبيا توفر بيئة مناسبة لتوليد الطاقة، حسب التقرير. لكن محدودية ضوء الشمس، حيث يدوم الليل القمري نحو أسبوعين، تجعل الطاقة النووية خيارا مغريا لدعم مركبات الاستكشاف أو حتى إقامة مستوطنة بشرية دائمة. ويرى خبراء أن فرض مناطق أمان واسعة على القمر قد يؤدي إلى احتكار الموارد، ويثير نزاعات دولية، ويخلق سباقا شبيها بـ"التهافت على الذهب" في القرن الـ19، مع ما يحمله من أخطار بيئية واستغلال للعمالة، خصوصا إذا دخلت شركات خاصة للتنقيب على الموارد القمرية بدافع الربح. ومع أن المفاعل المقترح بطاقة 100 كيلوواط لا يُعد ضخما، لكنه يمثل -برأي الصحيفة- سابقة تقنية وسياسية. ويحذر خبراء الطاقة النووية من أن التعجل في تطويره قد يؤدي إلى حوادث أمان أو مشاكل موثوقية، فضلا عن تحديات إدارة النفايات المشعة التي قد تبقى مئات السنين على سطح القمر. ويعكس المشروع الأميركي مزيجا من الطموح العلمي والرغبة في ترسيخ النفوذ الإستراتيجي في الفضاء. لكن الغموض القانوني، وتعارض المصالح بين القوى الكبرى، والمخاطر التقنية والبيئية، تجعل من سباق المفاعلات النووية على القمر ملفا مفتوحا على أسئلة شائكة حول مستقبل استغلال الفضاء الخارجي.
الجزيرة
منذ يوم واحد
- الجزيرة
الصدفة البحتة تكشف عن الكيمياء السرية للذهب
منذ آلاف السنين، ارتبط الذهب في أذهان البشر بالثبات والديمومة، فهو لا يصدأ، لا يتآكل، ولا يتفاعل بسهولة مع المواد الأخرى. هذه الخواص جعلت المعدن الأصفر رمزا للثروة والاستقرار، ومعدنا مفضلا للحُلي والكنوز وحتى المعاملات المالية. لكن، ماذا لو أخبرك أحد العلماء أن الذهب يمكن أن يتحول كيميائيا ويكوّن مركبا جديدا غير مألوف، كل ذلك في لحظة غير مخطط لها؟ هذا ما حدث بالفعل في مختبر "سلاك" الوطني لتسريع الجسيمات في الولايات المتحدة. تجربة بالصدفة كان فريق بحثي تابع للمختبر يعمل على دراسة كيفية تشكّل ألماس من مواد هيدروكربونية، تحت ظروف ضغط وحرارة تماثل تلك الموجودة في أعماق الكواكب، هذه التجارب تحتاج أجهزة خاصة تسمى "خلايا السندان الماسي"، تضغط العينة بين قطعتي ألماس صناعي لتصل إلى ملايين البارات من الضغط، ثم تُسخّن بأشعة سينية شديدة الطاقة. هنا يأتي دور الذهب، حيث استخدم العلماء شريحة رقيقة من الذهب داخل التجربة، ليس لكونه موضوع البحث، بل لأنه يمتص الأشعة السينية ويساعد على تسخين العينة بشكل متساوٍ وسريع. وحين حلّل العلماء النتائج، لم يجدوا ألماسا فقط، بل وجدوا شيئا لم يتوقعوه على الإطلاق، وهو مادة جديدة مكوّنة من الذهب والهيدروجين، أطلقوا عليها اسم "هيدريد الذهب"، هذه النتيجة كانت صادمة، لأن الذهب عادة لا يدخل في تفاعلات كيميائية بسهولة، خصوصا مع عنصر خفيف وصغير مثل الهيدروجين. سر كيمياء الذهب مع الفحص تبين السبب، بحسب الدراسة التي نشرها الباحثون في دورية "آنجهفانته كمي إنتِرناشونال إديشن،" تحت الضغط الهائل ودرجات الحرارة العالية، ظهرت حالة غريبة تعرف باسم "الحالة الأيونية الفائقة". في هذه الحالة، تشكلت ذرات الذهب في صورة شبكة بلورية صلبة وثابتة، بينما ذرات الهيدروجين تحركت بحرية وسط هذه الشبكة، وكأنها "سائل" يتدفق داخل "قالب" صلب. بالإضافة إلى ذلك، فهذه الحركة الحرّة لذرات الهيدروجين جعلت المادة موصلة جيدة للكهرباء، مع خصائص فيزيائية غير معتادة. تطبيقات متوقعة هذا الاكتشاف يثبت أن الذهب يمكن أن يكون نشطا كيميائيا تحت الظروف المناسبة، كما أنه يفتح الباب لتحقيق فهم أفضل لما يحدث في أنوية الكواكب العملاقة مثل المشتري وزحل، حيث توجد ضغوط ودرجات حرارة مشابهة. من جانب آخر، إذا أمكن للعلماء صنع هيدريدات معادن أخرى، فقد نحصل على مواد ذات خصائص فائقة التوصيل أو مقاومة قصوى للحرارة. مرة أخرى، يشير هذا الاكتشاف إلى واحدة من أكثر الظواهر في العلوم، وهي "السرنديبية"، تلك الاكتشافات الصدفوية، فبعض أهم الاكتشافات لم تأتِ من خطط مدروسة بدقة، بل من لحظات مفاجئة، في هذه الحالة فالعلماء كانوا يبحثون عن ألماس، لكنهم وجدوا ذهبا في صورة جديدة لم تُر من قبل.
الجزيرة
منذ 2 أيام
- الجزيرة
نيوزويك: الولايات المتحدة تستعد لإطلاق إحدى طائراتها الفضائية السرية
قالت مجلة نيوزويك إن الولايات المتحدة تستعد لإطلاق إحدى طائراتها الفضائية السرية في وقت لاحق من هذا الشهر، في سباق مع الزمن للحفاظ على هيمنتها الفضائية، في الوقت الذي يقلص فيه خصومها الفجوة بسرعة. وصرح متحدث باسم وزارة القوات الجوية الأميركية للمجلة بأن المركبة الفضائية، المعروفة باسم مركبة الاختبار المدارية " إكس-37 بي" (X-37B) منصة فضائية ديناميكية مخصصة للتجارب التكنولوجية، حيث تتيح كل مهمة فرصا مستمرة للتعلم. وقالت الزميلة في معهد هدسون ريبيكا ل. هاينريشز إن "إكس-37 بي"، من خلال اختبار تقنيات جديدة في المدار، تساعد الولايات المتحدة على حماية مصالحها في الفضاء بشكل أفضل، وفي الاستعداد للقتال والفوز إذا اختار الخصوم روسيا والصين الدخول في صراع. وطورت روسيا والصين، وهما شبه حليفتين في إطار شراكتهما الإستراتيجية غير المحدودة، تقنيات قد تهدد مصالح الولايات المتحدة في الفضاء -حسب المجلة- تشمل أقمارا صناعية مصممة لتعطيل أو إتلاف الأصول المدارية، وسلاحا نوويا فضائيا، حسبما ورد. وتصف الولايات المتحدة، في إستراتيجيتها الدفاعية الفضائية، الخصمين بأنهما "أكبر تهديد إستراتيجي"، بسبب تطويرهما واختبارهما ونشرهما قدرات فضائية مضادة، وقد أنشأت واشنطن قوة الفضاء خلال إدارة الرئيس دونالد ترامب الأولى عام 2019 لمواجهة هذه التحديات. ما طائرة إكس-37 بي؟ طائرة X-37B، التي تشبه مكوكات الفضاء المتقاعدة، هي برنامج اختبار تجريبي مصمم لعرض تقنيات منصة فضائية غير مأهولة وموثوقة وقابلة لإعادة الاستخدام، وقد بنت شركة بوينغ مركبتين فضائيتين منها، يبلغ طول كل منهما 29 قدما ووزنها 11 ألف رطل، وقد قطع هذا الأسطول منذ إطلاقه لأول مرة عام 2010، أكثر من 1.3 مليار ميل، وقضى أكثر من 4 آلاف يوم في المدار في 7 مهمات، استمرت أطولها 908 أيام. إعلان وعرضت المجلة بالتفصيل 7 مهام لإكس-37 بي، رغم أن هاينريشز أكدت أن البنتاغون نادرا ما يكشف عن تفاصيل كل مهمة من مهام إكس-37 بي، وخاصة الحمولات، لحرصه على إخفائها. انتهت أولى هذه المهام عام 2010 وكانت مهمة افتتاحية، تثبت إمكانية إرسال المركبات الفضائية غير المأهولة إلى المدار واستعادتها بأمان، وتبعتها مهام أخرى لأهداف مختلفة، انتهت آخرها بتاريخ 7 مارس/آذار 2025، وكانت أهدافها هي العمل في أنظمة مدارية جديدة، وتجربة تقنيات الوعي بمجال الفضاء، ودراسة آثار الإشعاع على مواد ناسا. المهمة القادمة أما المهمة القادمة فتقرر إطلاقها، بالشراكة مع مكتب القدرات السريعة التابع لسلاح الجو الأميركي، من مركز كينيدي للفضاء بولاية فلوريدا يوم 21 أغسطس/آب، حسبما أعلنته قوة الفضاء الأميركية، وستُحمل المركبة الفضائية على متن صاروخ سبيس إكس فالكون 9. وستشمل المهمة -حسب المجلة- عروضا توضيحية وتجارب تشغيلية تشمل ما وصفته قوة الفضاء الأميركية في بيان صحفي بأنه "تقنيات الجيل التالي"، بما في ذلك اتصالات الليزر وأعلى مستشعر كمي بالقصور الذاتي أداء على الإطلاق تم اختباره في الفضاء. وصرح المتحدث باسم وزارة سلاح الجو الأميركي بأن تقنيات الاتصالات بالليزر تعزز مرونة هياكل الفضاء الأميركية المدنية والوطنية من خلال توفير قدرات نقل بيانات فضائية "أسرع وأكثر موثوقية ومرونة"، وصرحت قوة الفضاء الأميركية بأن هذه التقنية مفيدة للملاحة في "البيئات التي لا يتوفر فيها نظام تحديد المواقع العالمي، وبالتالي ستعزز مرونة الملاحة للمركبات الفضائية الأميركية في مواجهة التهديدات الحالية والناشئة، بالإضافة إلى تعزيز السفر والاستكشاف الفضائي لمسافات طويلة". وقالت ريبيكا إل. هاينريشز "إن شراكة روسيا والصين لتطوير التقنيات الرئيسية تمتد إلى الفضاء، مشيرة إلى أنهما حولتا مجال الفضاء إلى سلاح، رغم تشجيع الولايات المتحدة للدول على استخدام الفضاء للأغراض السلمية". وخلصت المجلة إلى أن المهم الآن هو معرفة ما إذا كانت الولايات المتحدة ستكشف عن جوانب من برنامج إكس-37 بي لتظهر لروسيا والصين ما هي قادرة عليه بهدف تعزيز الردع، وهل من الممكن الاستفادة من التقنيات التي ساهم البرنامج في تطويرها في درع الدفاع الصاروخي "القبة الذهبية"، الذي سيكون المرة الأولى التي تنشر فيها الولايات المتحدة أسلحة في الفضاء.
