علماء الفيزياء يصنعون مادة صلبة فائقة من الضوء

في اكتشاف مذهل، نجح علماء إيطاليون في تحويل الضوء إلى حالة مادة تُعرف باسم «فائقة الصلابة» (Supersolid)، وهو إنجاز يمكن أن يؤدي إلى تطوير تقنيات كمومية وبصرية جديدة.
بحسب الدراسة المنشورة في مجلة
-
-
لتحقيق هذا الإنجاز، قام فريق من العلماء بقيادة المجلس الوطني للبحوث (CNR) في إيطاليا بتوجيه شعاع ليزر إلى شبه موصل مصنوع من زرنيخيد الغاليوم. التفاعل بين الفوتونات (جزيئات الضوء) والإثارة في المادة أدى إلى تكوين جسيمات كمومية تسمى «بولاريتونات» (Polaritons). هذه الجسيمات تمتلك خصائص كل من الضوء والمادة، ما سمح للعلماء بتحويل الضوء إلى حالة فائقة الصلابة.
التطبيقات المستقبلية
هذا الاكتشاف يمكن أن يؤدي إلى تطوير أجهزة بصرية وكمومية جديدة، مثل أجهزة الإضاءة المتقدمة وأجهزة الاستشعار الكمومية. كما أنه يفتح الباب أمام استكشاف حالات كمومية أخرى في أنظمة غير متوازنة.
يقول عالم فيزياء المادة المكثفة من جامعة بافيا داريو جيراسي،: "تحقيق هذه الحالة الغريبة من المادة باستخدام الضوء يسمح لنا بدراسة خصائصها الفيزيائية بطريقة جديدة ومتحكم فيها، وربما استغلالها في تطبيقات مستقبلية».
ويضيف عالم الفيزياء في معهد النانوتكنولوجيا التابع لـCNR، دانييلي سانفيتو،: «هذا العمل لا يثبت فقط وجود حالة فائقة الصلابة في منصة بصرية، بل يفتح الطريق لاستكشاف حالات كمومية أخرى في أنظمة غير متوازنة».

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

الوسط

٠٩-٠٥-٢٠٢٥

• الوسط

بالفيديو: علماء يشهدون تحول الرصاص إلى ذهب

في خطوة تبدو وكأنها مقتبسة من أحلام الكيميائيين القدامى، نجح العلماء في مصادم الهادرونات الكبير التابع لمختبر (CERN) في تحويل ذرات الرصاص إلى ذهب. وعلى الرغم من أن الكمية المنتجة ضئيلة جدًا، لا تتجاوز التريليون من الجرام، إلا أن هذا الاكتشاف يمثل تقدمًا علميًا مذهلًا. وفقًا لدراسة حديثة، نشرت في مجلة « ومن المعروف أن الفرق بين الرصاص والذهب في الجدول الدوري بسيط نسبيًا، فالرصاص يحتوي على 82 بروتونًا، بينما الذهب يحتوي على 79، أي أن إزالة بعض البروتونات والنيوترونات يمكن نظريًا أن تحول الرصاص إلى ذهب. - - لكن تنفيذ هذه العملية في الواقع ليس بهذه السهولة، إذ يتطلب الأمر تسريع الجسيمات إلى سرعات تقارب سرعة الضوء داخل المصادم، مما يستلزم كمية هائلة من الطاقة وتجهيزات معقدة للغاية. وفي حين أن هذه الطريقة ليست عملية للحصول على الذهب بكميات تجارية، إلا أنها تقدم نظرة رائعة إلى كيفية تغير بنية الذرات تحت تأثير الظروف القصوى. يشرح العلماء أن التصادمات التي تمت داخل المصادم لم تكن تصادمات مباشرة، بل كانت "تفويتات قريبة" حيث تتحرك نوى الرصاص بسرعة 99.999993% من سرعة الضوء، مما يولد نبضات من الفوتونات التي بدورها تؤدي إلى زعزعة التركيب الداخلي للنواة. فرصة لفهم سلوك الذرات هذه العملية قد تساهم في إنتاج عناصر أخرى مثل الثاليوم والزئبق بجانب الذهب، لكن بكميات متفاوتة. النتائج التي جرى التوصل إليها تؤكد الإمكانات الهائلة التي يوفرها مصادم الهادرونات الكبير في دراسة التفاعلات النووية النادرة، ما يمنح العلماء فرصة لفهم سلوك الذرات في ظروف شديدة التعقيد. ومع أن هذه التجربة لن تحقق أحلام الكيميائيين القدامى بإنتاج الذهب، إلا أنها تمثل إنجازًا علميًا مذهلًا يعزز فهمنا لمكونات الكون وطرق تحول العناصر.

أخبار ليبيا 24

١٨-٠٣-٢٠٢٥

• أخبار ليبيا 24

لأول مرة في التاريخ.. العلماء يجمدون الضوء ويحيلونه إلى مادة

في إنجاز علمي غير مسبوق، نجح علماء الفيزياء في تجميد الضوء وتحويله إلى مادة صلبة وسائلة في آنٍ واحد، مما قد يُحدث ثورة في فهمنا للطبيعة والكون. ونُشرت تفاصيل البحث في مجلة 'ساينس' العلمية، حيث كشف فريق من الباحثين الإيطاليين عن تمكنهم من تكوين 'السوبر سوليد' باستخدام الفوتونات نفسها، وهي الحالة الفيزيائية التي تجمع بين خصائص المواد الصلبة والسوائل دون فقدان طاقتها. ما هو السوبر سوليد؟ المادة الجديدة، المعروفة باسم 'السوبر سوليد' (Supersolid)، تمثل حالة مادية هجينة نادرة، حيث تمتلك ترتيبًا بلوريًا كالصلب، لكنها في الوقت نفسه تتدفق كالسائل دون احتكاك أو مقاومة تُذكر. وقد كان العلماء سابقًا قادرين على تحقيق هذه الحالة باستخدام الغازات الذرية شديدة البرودة، لكن التحول الجديد تمثل في قدرتهم على تكوينها من الضوء ذاته. كيف يتحول الضوء إلى مادة؟ لطالما عُرف الضوء بكونه طاقة غير مادية، لكن فريق البحث تمكن من ربط الفوتونات بالمادة عبر تقنية مبتكرة. استخدم العلماء شعاع ليزر مُركّز وجهوه على مادة شبه موصلة تُعرف بـ 'زرنيخيد الجاليوم'، مما أدى إلى تفاعل بين الفوتونات والإلكترونات داخل المادة، مكونًا جسيمات هجينة تُسمى 'البولاريتونات' (Polaritons). هذه الجسيمات تمتلك طبيعة مزدوجة، فهي نصف ضوء ونصف مادة، مما أتاح التحكم فيها لتكوين السوبر سوليد. خصائص البولاريتونات والمادة الجديدة البولاريتونات تشكل اضطرابات منسقة داخل المادة، وتتصرف ككيانات مستقلة يمكن التلاعب بها لتكوين الحالة الجديدة. تُشبه هذه العملية التأثيرات الجماعية في المواد، حيث تبدو الجسيمات وكأنها تعمل بتناغم يشبه التفاعل بين الذرات داخل المادة الصلبة، لكن دون فقدان للطاقة أثناء التدفق، ما يمنحها خصائص السوائل الفائقة (Superfluidity). لماذا يُعد هذا الاكتشاف ثوريًا؟ يعد هذا التحول غير المسبوق في طبيعة الضوء تطورًا هائلًا في علوم الفيزياء، حيث يُثبت إمكانية تداخل الضوء مع المادة بطريقة جديدة كليًا. هذا الاكتشاف يُعيد تشكيل نظريات الفيزياء التقليدية التي تفصل بين المادة والطاقة، ويكشف عن إمكانية استخدام الضوء نفسه كمكون أساسي في تشكيل المواد. التطبيقات المحتملة للاكتشاف الحوسبة الكمية المتقدمة: يمكن أن يسهم هذا التطور في تصميم حواسيب كمية أكثر كفاءة تعتمد على تفاعلات الضوء مع المادة، ما قد يزيد من سرعة المعالجة بأضعاف مضاعفة مقارنة بالحواسيب التقليدية. الموصلات الفائقة: إمكانية استخدام هذه المادة في تطوير موصلات فائقة تُنقل الكهرباء دون فقدان للطاقة، مما سيُحدث طفرة في أنظمة الطاقة والنقل. تحسين تقنيات الاحتكاك الصفري: بفضل خاصية التدفق دون احتكاك، يمكن استخدام السوبر سوليد في تصميم مواد تشحيم فائقة الكفاءة، مما قد يحسن أداء الآلات والمركبات المستقبلية. التحكم في الضوء بطرق جديدة: يُمهد هذا الاكتشاف الطريق أمام تطوير تقنيات جديدة في مجالات الاتصالات ونقل البيانات باستخدام الضوء نفسه. التحديات المستقبلية رغم الإنجاز المذهل، لا تزال هناك تحديات أمام تطبيق هذه المادة على نطاق واسع، من بينها الحاجة إلى درجات حرارة شديدة الانخفاض لحدوث الظاهرة، بالإضافة إلى ضرورة تطوير تقنيات جديدة لاستقرار المادة وتحكم أدق في البولاريتونات. نحو مستقبل علمي جديد يمثل هذا الاكتشاف نقطة تحول في دراسة الفيزياء الحديثة، حيث يفتح آفاقًا غير مسبوقة لفهم طبيعة الضوء والمادة، ما قد يؤدي إلى تغييرات جذرية في التكنولوجيا والصناعة. السؤال المطروح الآن: كيف يمكن الاستفادة من هذا التطور في تطوير تقنيات حديثة تُغير شكل العالم الذي نعرفه؟

الوسط

١٤-٠٣-٢٠٢٥

• الوسط

علماء الفيزياء يصنعون مادة صلبة فائقة من الضوء

في اكتشاف مذهل، نجح علماء إيطاليون في تحويل الضوء إلى حالة مادة تُعرف باسم «فائقة الصلابة» (Supersolid)، وهو إنجاز يمكن أن يؤدي إلى تطوير تقنيات كمومية وبصرية جديدة. بحسب الدراسة المنشورة في مجلة - - لتحقيق هذا الإنجاز، قام فريق من العلماء بقيادة المجلس الوطني للبحوث (CNR) في إيطاليا بتوجيه شعاع ليزر إلى شبه موصل مصنوع من زرنيخيد الغاليوم. التفاعل بين الفوتونات (جزيئات الضوء) والإثارة في المادة أدى إلى تكوين جسيمات كمومية تسمى «بولاريتونات» (Polaritons). هذه الجسيمات تمتلك خصائص كل من الضوء والمادة، ما سمح للعلماء بتحويل الضوء إلى حالة فائقة الصلابة. التطبيقات المستقبلية هذا الاكتشاف يمكن أن يؤدي إلى تطوير أجهزة بصرية وكمومية جديدة، مثل أجهزة الإضاءة المتقدمة وأجهزة الاستشعار الكمومية. كما أنه يفتح الباب أمام استكشاف حالات كمومية أخرى في أنظمة غير متوازنة. يقول عالم فيزياء المادة المكثفة من جامعة بافيا داريو جيراسي،: "تحقيق هذه الحالة الغريبة من المادة باستخدام الضوء يسمح لنا بدراسة خصائصها الفيزيائية بطريقة جديدة ومتحكم فيها، وربما استغلالها في تطبيقات مستقبلية». ويضيف عالم الفيزياء في معهد النانوتكنولوجيا التابع لـCNR، دانييلي سانفيتو،: «هذا العمل لا يثبت فقط وجود حالة فائقة الصلابة في منصة بصرية، بل يفتح الطريق لاستكشاف حالات كمومية أخرى في أنظمة غير متوازنة».