محاكاة ثورية تكشف إمكانية 'خلق' الضوء من العدم

أعاد فريق من العلماء في جامعة أكسفورد تخيّل الفراغ، وحاكوا رقميا إمكانية توليد الضوء من العدم، مستندين إلى واحدة من أغرب تنبؤات فيزياء الكم: أن الفراغ ليس خاليا تماما.
وفي دراسة جديدة، أجرى العلماء محاكاة حاسوبية متقدمة أظهرت كيف يمكن لأشعة ليزر فائقة القوة أن 'تزعزع' الفراغ الكمي، وتستحث ظواهر حقيقية مثل إنتاج الضوء، من دون الحاجة إلى ذرات أو مادة فيزيائية.
وخلافا لما تفترضه الفيزياء الكلاسيكية، التي تعتبر الفراغ مساحة خالية بالكامل، تكشف فيزياء الكم أن الفراغ مليء بجسيمات افتراضية عابرة—خاصة أزواج من الإلكترونات والبوزيترونات تظهر وتختفي بسرعة فائقة.
وعندما تتفاعل هذه الجسيمات مع طاقة قوية كفاية، يمكنها أن تنتج تأثيرات ملموسة. وهو ما حاول فريق جامعة أكسفورد محاكاته بدقة، باستخدام برنامج متقدم يسمى OSIRIS.
وركّز الفريق على ظاهرة نظرية تعرف بـ'اختلاط الموجات الرباعية في الفراغ'، حيث يمكن لحزم ضوء ليزرية متقاطعة أن تثير الجسيمات الافتراضية في الفراغ، وتدفعها لتوليد ضوء جديد (دون أن تمر عبر أي مادة).
وتضمنت المحاكاة استخدام أشعة ليزر بقوة بيتاواط (أي مليون مليار واط)، وهي من أقوى الحزم الضوئية التي يمكن تصورها، تعادل طاقة تشغيل 10 تريليونات مصباح كهربائي.
وأظهرت النتائج أن أشعة الليزر قادرة، عبر الفراغ الكمي، على تغيير اتجاهها، والاختلاط، بل وإنتاج ضوء جديد تماما.
وتمثل أحد أبرز النتائج في ازدواجية الانكسار في الفراغ، وهي ظاهرة شبيهة بما يحدث عندما يمر الضوء في بلورات معينة وينقسم إلى مسارين. وفي هذه الحالة، أدى تأثير الليزر على الجسيمات الافتراضية إلى تشويه 'نسيج' الفراغ ذاته، وتغيير استقطاب الضوء كما لو كان يمر عبر بلورة غير مرئية.
وإذا أمكن لاحقا تكرار هذه النتائج في تجارب حقيقية، فقد تمهد لفهم أعمق لطبيعة الفراغ والطاقة المظلمة وبنية الزمكان، بل وربما تقنيات جديدة للتحكم بالضوء.
لكن هذه التأثيرات الكمومية شديدة الدقة، وتتطلب ليزرات قوية جدا قد تبخّر معظم المواد. لذا، تظل المحاكاة أداة أساسية لتحديد الشروط المثلى قبل الشروع في تجارب حقيقية عالية التكلفة والمخاطر.
ويأمل فريق البحث في مواصلة تطوير نماذجهم لاختبار أشكال جديدة من النبضات الليزرية، واكتشاف طرق أخرى 'لإنتاج شيء من لا شيء'. وهذه المحاكاة ليست فقط اختبارا نظريا، بل خارطة طريق نحو تجارب قد تغيّر فهمنا للفراغ والضوء، وحتى طبيعة الواقع.
نشرت الدراسة في مجلة Communications Physics.
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

أخبار السياحة

منذ 2 أيام

• أخبار السياحة

محاكاة ثورية تكشف إمكانية 'خلق' الضوء من العدم

أعاد فريق من العلماء في جامعة أكسفورد تخيّل الفراغ، وحاكوا رقميا إمكانية توليد الضوء من العدم، مستندين إلى واحدة من أغرب تنبؤات فيزياء الكم: أن الفراغ ليس خاليا تماما. وفي دراسة جديدة، أجرى العلماء محاكاة حاسوبية متقدمة أظهرت كيف يمكن لأشعة ليزر فائقة القوة أن 'تزعزع' الفراغ الكمي، وتستحث ظواهر حقيقية مثل إنتاج الضوء، من دون الحاجة إلى ذرات أو مادة فيزيائية. وخلافا لما تفترضه الفيزياء الكلاسيكية، التي تعتبر الفراغ مساحة خالية بالكامل، تكشف فيزياء الكم أن الفراغ مليء بجسيمات افتراضية عابرة—خاصة أزواج من الإلكترونات والبوزيترونات تظهر وتختفي بسرعة فائقة. وعندما تتفاعل هذه الجسيمات مع طاقة قوية كفاية، يمكنها أن تنتج تأثيرات ملموسة. وهو ما حاول فريق جامعة أكسفورد محاكاته بدقة، باستخدام برنامج متقدم يسمى OSIRIS. وركّز الفريق على ظاهرة نظرية تعرف بـ'اختلاط الموجات الرباعية في الفراغ'، حيث يمكن لحزم ضوء ليزرية متقاطعة أن تثير الجسيمات الافتراضية في الفراغ، وتدفعها لتوليد ضوء جديد (دون أن تمر عبر أي مادة). وتضمنت المحاكاة استخدام أشعة ليزر بقوة بيتاواط (أي مليون مليار واط)، وهي من أقوى الحزم الضوئية التي يمكن تصورها، تعادل طاقة تشغيل 10 تريليونات مصباح كهربائي. وأظهرت النتائج أن أشعة الليزر قادرة، عبر الفراغ الكمي، على تغيير اتجاهها، والاختلاط، بل وإنتاج ضوء جديد تماما. وتمثل أحد أبرز النتائج في ازدواجية الانكسار في الفراغ، وهي ظاهرة شبيهة بما يحدث عندما يمر الضوء في بلورات معينة وينقسم إلى مسارين. وفي هذه الحالة، أدى تأثير الليزر على الجسيمات الافتراضية إلى تشويه 'نسيج' الفراغ ذاته، وتغيير استقطاب الضوء كما لو كان يمر عبر بلورة غير مرئية. وإذا أمكن لاحقا تكرار هذه النتائج في تجارب حقيقية، فقد تمهد لفهم أعمق لطبيعة الفراغ والطاقة المظلمة وبنية الزمكان، بل وربما تقنيات جديدة للتحكم بالضوء. لكن هذه التأثيرات الكمومية شديدة الدقة، وتتطلب ليزرات قوية جدا قد تبخّر معظم المواد. لذا، تظل المحاكاة أداة أساسية لتحديد الشروط المثلى قبل الشروع في تجارب حقيقية عالية التكلفة والمخاطر. ويأمل فريق البحث في مواصلة تطوير نماذجهم لاختبار أشكال جديدة من النبضات الليزرية، واكتشاف طرق أخرى 'لإنتاج شيء من لا شيء'. وهذه المحاكاة ليست فقط اختبارا نظريا، بل خارطة طريق نحو تجارب قد تغيّر فهمنا للفراغ والضوء، وحتى طبيعة الواقع. نشرت الدراسة في مجلة Communications Physics. المصدر: interesting engineering

أخبار السياحة

٠٧-٠٦-٢٠٢٥

• أخبار السياحة

العثور على سوار ذهبي للفايكنغ في إحدى الجزر التاريخية بالبحر الإيرلندي

عُثر في جزيرة مان، الواقعة في شمال البحر الأيرلندي، على آثار ذهبية تعود إلى عصر الفايكنغ، مما يُسلط الضوء على فصل جديد من تاريخ التوسع الاسكندنافي في المنطقة. يتكون هذا الاكتشاف الأثري من جزء من سوار ذهبي كان يُمثل جزءا من ممتلكات أحد محاربي الفايكنغ الذين استوطنوا الجزيرة قبل حوالي ألف عام. عُثر على هذه القطعة الأثرية النادرة في يناير 2025 باستخدام جهاز الكشف عن المعادن، ويُقدّر الخبراء أن تاريخ صنعها يعود إلى الفترة ما بين 1000-1100 ميلادية. وصُمم السوار المنسوج من ثمانية قضبان ذهبية بدقة متناهية على يد حرفي ماهر باستخدام تقنية خاصة. ويبلغ طول القطعة الأثرية المكتشفة حوالي 3.7 سم (نصف الحجم الأصلي تقريبا). ويصل وزنها إلى 27.26 غرام، وهو وزن كبير لمجوهرات بهذا الحجم. صرّح رونالد كلوكاس من جمعية صيادي الكنوز في جزيرة مان: 'كان اكتشاف قطعة ذهبية بهذه الروعة صدمة حقيقية! لم أصدق عينيّ في البداية. فعادة ما يعطي الذهب إشارة ضعيفة جدا في أجهزة الكشف، مما يجعل من المستحيل التنبؤ بما تخبئه الأرض. وعلى مدى سنوات بحثي، عثرت على العديد من القطع المثيرة، لكن اكتشاف قطعة أثرية ذهبية من عصر الفايكنغ يظل حدثا استثنائيا بكل المقاييس'. وأضافت أليسون فوكس، أمينة الآثار في التراث الوطني لجزيرة مان: 'كانت هذه المجوهرات في عصر الفايكنغ تؤدي أدوارا متعددة؛ فهي لم تكن مجرد حليّ شخصية فاخرة، بل كانت أيضا وسيلة لإظهار المكانة الاجتماعية ووسيطا للمعاملات المالية. تُعتبر هذه القطعة الثانية من نوعها التي يعثر عليها السيد كلوكاس خلال مسيرته التي تمتد لنصف قرن من البحث. ومن بين أبرز اكتشافاته السابقة سبائك فضية ورصاصية عُثر عليها في الجزيرة عام 2005'. واستخدمت الجزيرة في عصر الفايكنغ نظاما ماليا مزدوجا يعتمد على القطع النقدية المعدنية والسبائك الفضية أو الذهبية. ويتم اكتشاف القطع الأثرية الذهبية من تلك الفترة أندر بكثير، مقارنة بالقطع الفضية، وغالبا ما استخدمت القطع الذهبية في صنع مجوهرات معقدة. وأشارت فوكس قائلة: 'يظهر على السوار شقان، مما يدل على إجراء عمليتين منفصلتين على الأقل، حيث فصل الشق الأول طرف السوار، أما الشق الثاني فقسّمه إلى نصفين تقريبا. ولأسباب مجهولة، انتهى أمر هذا الجزء في الأرض حيث بقي حتى يومنا هذا. وربما خُبئ للحفظ، أو فُقد، أو دُفن عمدا كقربان لآلهة الفايكنغ'. وبموجب قرار رسمي صادر عن حاكم الجزيرة أُعلن السوار الذهبي كنزا أثريا. ومنذ 31 مايو الماضي احتل مكانة مشرفة في معرض متحف مان بعاصمة الجزيرة دوغلاس.

أخبار السياحة

٠٧-٠٦-٢٠٢٥

• أخبار السياحة

أكبر أقمار زحل يحير العلماء.. رصد حركة غير طبيعية في الغلاف الجوي لـ'تيتان'

رصد علماء ظاهر غريبة للغاية في الغلاف الجوي المحيط بـ'تيتان'، أكبر أقمار زحل، حيث أنه لا يبقى ثابتا بشكل دائم مع سطح القمر، بل يتمايل مع تغير الفصول. وتوصل الفريق العلمي من جامعة بريستول في المملكة المتحدة، إلى هذا الاكتشاف المدهش بعد تحليل دقيق لبيانات الأشعة تحت الحمراء التي جمعت على مدار 13 عاما، حيث اكتشفوا تغيرات غير مسبوقة في درجة الحرارة وتركيب الغازات في الغلاف الجوي للقمر. وتعليقا على هذا الاكتشاف، صرحت الدكتورة لوسي رايت، عالمة الكواكب بجامعة بريستول: 'إن سلوك الغلاف الجوي لتيتان يشبه إلى حد كبير حركة الجيروسكوب (البوصلة الدوامة) في الفضاء، حيث يحافظ على توازنه بطريقة غامضة أثناء الدوران'. وأضافت: 'الأكثر إثارة أننا وجدنا أن مقدار هذا التمايل يتغير مع تعاقب الفصول على القمر'. ويعتقد أن هذه الظاهرة قد تكون مرتبطة بالدورة المدارية الطويلة لتيتان حول الشمس، والتي تستغرق ما يعادل 30 سنة أرضية، ما يؤدي إلى تغيرات مناخية كبيرة على سطحه. لكن اللغز الحقيقي هو أن اتجاه هذا التمايل يبقى ثابتا دائما، رغم أن مقداره يتغير. وهذا ما جعل العلماء في حيرة من أمرهم، لأنهم كانوا يتوقعون أن يتأثر اتجاه التمايل بجاذبية زحل أو الشمس. ويوضح البروفيسور نيك تينيبي، أحد المشاركين في الدراسة: 'الأمر المحير حقا هو كيف يحافظ الغلاف الجوي على اتجاه ثابت، دون أن يتأثر بجاذبية زحل أو الشمس، وهو ما يجعلنا أمام لغز جديد تماما'. وقد طرح العلماء عدة فرضيات لتفسير هذه الظاهرة، من بينها احتمال تعرض تيتان في الماضي البعيد لاصطدام هائل تسبب في هذه الحركة الغريبة لغلافه الجوي، ما أدى إلى تغيرات مناخية كبيرة على سطحه. ويأتي هذا الاكتشاف في توقيت بالغ الأهمية، حيث تستعد وكالة ناسا لإطلاق مهمة 'دراغون فلاي' في عام 2034، والتي تهدف إلى استكشاف تيتان عن قرب. وسيكون فهم هذه الظاهرة الجوية حاسما لضمان هبوط المركبة الفضائية بنجاح على سطح هذا القمر ذي الأجواء المضطربة. ويؤكد العلماء أن دراسة تيتان لا تقتصر أهميتها على هذا القمر الغريب فحسب، بل قد تقدم مفاتيح لفهم تطور الأغلفة الجوية للكواكب بشكل عام، بما في ذلك الأرض، نظرا للتشابه النسبي بين الغلاف الجوي لتيتان ونظيره الأرضي. ويختتم الدكتور كونور نيكسون من مركز غودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا: 'إن سلوك الغلاف الجوي لتيتان يشكل تحديا كبيرا لفهمنا لفيزياء الأغلفة الجوية، وقد يفتح الباب أمام اكتشافات جديدة غير متوقعة في علم الكواكب'. نشرت الدراسة في مجلة Planetary Science Journal. المصدر: ساينس ألرت