علماء يطورون ليزر بحجم علبة الثقاب

سرايا - طور فريق من الباحثين في جامعة كاليفورنيا، سانتا باربرا (UC Santa Barbara) ليزراً صغيراً منخفض التكلفة وخفيف الوزن وعالي الدقة، يمكنه الأداء بنفس قدرة الليزر الضخم النموذجي.
ويتطلب تطوير الأنظمة الكمومية المتقدمة والساعات الذرية وأجهزة الاستشعار والعمل بها ليزراً عالي الدقة ومكلفاً يأتي مع إعداد ثقيل، ولا تستطيع جميع المختبرات في العالم تحمل ذلك، مما يحد من قدرة العلماء على إجراء العديد من التجارب عالية القيمة، وهذا ما يجعل الليزر الصغير الجديد خطوة كبيرة للأمام وفق "إنترستينغ إنجينيرنغ".
وقال أندريه إيسيتشينكو، الباحث الرئيسي وطالب الدراسات العليا في مختبر بلومنثال في جامعة كاليفورنيا سانتا باربرا: "سيمكن هذا الليزر الأصغر من حلول الليزر القابلة للتطوير للأنظمة الكمومية الفعلية، بالإضافة إلى الليزر لأجهزة الاستشعار الكمومية المحمولة والقابلة للنشر في الميدان والفضاء".
الروبيديوم
وطور الباحثون جهاز اليزر بحجم علبة الثقاب بطول موجي 780 نانومتر يأتي مع شريحة، باستخدام ذرات الروبيديوم.
وما ابتكره العلماء هو ليزر بعرض خطي منخفض، وتشتهر مثل هذه الأنواع بإنتاج ضوء نقي ومستقر ودقيق ومركّز بتردد واحد، مع انتشار ضئيل إلى ترددات أخرى.
وتعد الليزرات ذات عرض الخط المنخفض متطلباً أساسياً لتطبيقات مثل الساعات الذرية وأجهزة الاستشعار والتجارب الكمومية، وما يجعل جهاز الليزر الجديد يبرز من بين أجهزة الليزر الأخرى أنه ميسور التكلفة، حيث يستخدم صماماً ثنائياً (بقيمة 50 دولاراً)، ويستهلك طاقة أقل، وله تصميم عملي أكثر.
وقال دانييل بلومنثال، المؤلف الرئيسي للدراسة وأستاذ في جامعة كاليفورنيا سانتا باربرا: "يمكنك وضع هذه الأجهزة على الأقمار الصناعية لرسم خريطة جاذبية للأرض وما حولها بدقة معينة، ويمكنك قياس ارتفاع مستوى سطح البحر، والتغيرات في الجليد البحري، والزلازل من خلال استشعار المجالات الجاذبية حول الأرض".

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

منذ 14 ساعات

بحجم صالة رياضية.. أمريكا تطلق أقوى ليزر في العالم

يعمل ليزر 'زيوس'، وهو بحجم صالة ألعاب رياضية مدرسية، من داخل منشأة مزودة بجدران خرسانية، بسمك 60 سم لاحتواء الإشعاع، ويُعد الخليفة المباشر لنظام 'هيركوليس' الذي بلغت طاقته القصوى 300 تيراواط. ويطلق 'زيوس' نبضات فائقة القِصر تستمر لأجزاء ضئيلة من الثانية، تسمح للعلماء بمحاكاة أحداث فيزيائية كونية، ودراسة ميكانيكا الكم، وغيرها من الظواهر شديدة التعقيد. كيف يعمل زيوس؟ يعتمد نظام الليزر على إرسال نبضات قوية عبر خلية غازية ممتدة مملوءة بالهيليوم. وعند اصطدام الليزر بالغاز، يُولّد بلازما من الإلكترونات والأيونات، ويتم تسريع هذه الجسيمات إلى سرعات فائقة عبر تقنية تُعرف بـ 'تسريع مجال الموجة'. وكلما زادت المسافة التي تقطعها الإلكترونات داخل الخلية، زادت سرعتها وطاقتها، ما يمكّن العلماء من تحقيق سرعات لم تُسجل من قبل. الطاقة التي بلغت 2 بيتاواط تُعد خطوة تمهيدية لما يُعرف بـ'تجربة زيوس المميزة'، والتي يُتوقع تنفيذها لاحقاً هذا العام. وتهدف التجربة إلى تصادم نبضات الليزر مع حزم إلكترونية بسرعة وجهاً لوجه، في تجربة تُحاكي نبضات بطاقة زيتاواط – ومن هنا جاءت تسمية ZEUS (Zettawatt-Equivalent Ultrashort pulse laser System). ويُقدر تمويل المشروع بنحو 16 مليون دولار من المؤسسة الوطنية للعلوم (NSF)، التي فتحت أبواب المختبر أمام فرق بحثية من مختلف أنحاء الولايات المتحدة. تطبيقات واعدة يقود البروفيسور فرانكلين دولار من جامعة كاليفورنيا أول تجربة مستخدم في المنشأة، ويهدف إلى توليد حزم إلكترونية تضاهي قدرات مسرعات ضخمة بطول مئات الأمتار، ولكن بكفاءة أعلى وطاقة تفوقها بخمسة إلى عشرة أضعاف. ومن أبرز التطبيقات المحتملة لاستخدامات ليزر زيوس: الطب: تحسين تصوير الأنسجة الرخوة بجرعات إشعاعية منخفضة علاج السرطان: تطوير تقنيات علاج إشعاعي دقيقة الفيزياء الفلكية: محاكاة انفجارات نجمية وظواهر كونية متطرفة علوم المواد: دراسة تأثيرات الضغط والطاقة القصوى على المواد المختلفة ويؤكد الدكتور فياتشيسلاف لوكين، مدير البرنامج في مؤسسة العلوم الوطنية، أن هذه الأبحاث 'لا تفتح آفاقاً للعلم الأساسي فحسب، بل تمهد لتطبيقات عملية في مجالات طبية وتقنية متقدمة'.

صراحة نيوز

١٣-٠٥-٢٠٢٥

• صراحة نيوز

يوم عالمي لتكريم المرأة في الرياضيات تخليداً لذكرى مريم ميرزاخاني

صراحة نيوز ـ اليوم العالمي للرياضيات يُعد مناسبة سنوية يحتفل بها العالم في 14 مارس/آذار من كل عام، حيث تُنظّم فعاليات موجهة للطلاب والجمهور العام في المدارس والمكتبات والمتاحف والمؤسسات التعليمية حول العالم. وفي مبادرة لتكريم إحدى أبرز الشخصيات في هذا المجال، تم اعتماد 12 مايو/أيار كيوم عالمي للاحتفال بالمرأة في الرياضيات، تخليدًا لذكرى العالِمة الإيرانية الراحلة مريم ميرزاخاني، التي توفيت عام 2017. وقد جاء هذا المقترح من الجمعية الرياضية الإيرانية خلال المؤتمر العالمي للرياضيات الذي عُقد في ريو دي جانيرو بالبرازيل عام 2018، حيث نال القبول والتأييد. ولدت ميرزاخاني في 12 مايو 1977، وبدأت مسيرتها الأكاديمية في جامعة شريف للتكنولوجيا في طهران حيث حصلت على درجة البكالوريوس في الرياضيات عام 1999. وواصلت دراستها العليا في جامعة هارفارد بالولايات المتحدة، حيث حصلت على درجة الدكتوراه، وبرزت كواحدة من ألمع العقول في ديناميكيات وهندسة الأسطح المعقدة. في عام 2014، دخلت ميرزاخاني التاريخ كأول امرأة تفوز بـميدالية فيلدز، التي تُعد أرفع جائزة في مجال الرياضيات. كما نالت عدة جوائز أخرى مرموقة مثل جائزة كلاي للأبحاث، وجائزة بلومنثال، وجائزة روث ليتل ساتر.

أخبارنا

٠٥-٠٥-٢٠٢٥

• أخبارنا

تكنولوجيا الليزر الصينية تحقق قفزة نوعية في الملاحة الفضائية عبر التتبع المداري نهارا!

أخبارنا : أطلق علماء صينيون من مختبر الفضاء العميق شعاع ليزر عالي الدقة في وضح النهار وتمكنوا من إصابة جهاز الملاحة الصغير Tiandu-1، الذي يدور حاليا حول القمر. ويُذكر أن المسافة إلى الجهاز المذكور بلغت 130 ألف كيلومتر، إلا أن التجربة واجهت صعوبات كبيرة بسبب ضوء الشمس المنعكس من سطح القمر. ويُعتبر قياس المسافة بالليزر عبر الأقمار الصناعية – المستخدم في هذه التجربة – المعيار الذهبي لتحديد مدارات المركبات الفضائية بدقة. وتعتمد هذه الطريقة على مبدأ بسيط: حيث تُطلق الأجهزة الأرضية نبضات ليزرية قصيرة (في نطاق النانوثانية)، فترتد هذه النبضات عن الأجهزة الموجودة في المدار وتعود إلى الأرض، مما يتيح حساب المسافة الدقيقة إلى الهدف بدقة تصل إلى السنتيمتر الواحد. وبالطبع، إذا كانت هذه الطريقة تعمل بشكل جيد مع المركبات الفضائية التي تدور في مدارات منخفضة حتى أثناء النهار، فإن التحدي يصبح أكبر بكثير عند تطبيقها على القمر وأقماره. ويعود السبب إلى أن ضوء الشمس الساطع يخلق ضوضاء خلفية شديدة تعيق انتقال النبضات الليزرية. ولهذا السبب، لم يكن ممكنا في السابق استخدام تقنية قياس المسافة بالليزر إلا خلال فترات الظلام. لكن العلماء استطاعوا التغلب على هذا التحدي الآن، مما سمح بتوسيع نطاق هذه التقنية بشكل كبير. وتجدر الإشارة إلى أن القمر الصناعي "تياندو-1" (Tiandu-1) يتحرك في الفضاء بسرعات هائلة، حيث شبه العلماء هذه المهمة الدقيقة بـ"إصابة شعرة من على بُعد 10 كيلومترات". ويُمثل نجاح الصين في تحقيق هذه الدقة خلال النهار نقلة نوعية، إذ سيصبح بوسعها جمع البيانات في أي وقت من اليوم دون قيود. وهذا التطور سيسهم مستقبلا في إقامة اتصال مستمر وعالي الدقة مع المركبات القمرية ورواد الفضاء على سطح القمر.