أحدث الأخبار مع #الفوتونات
جريدة الوطن
منذ 4 أيام
- علوم
- جريدة الوطن
تحويل الضوء إلى مادة فائقة الصلابة
في عالمنا اليوم، نعرف 3 حالات تقليدية للمادة، وهي الصلبة التي لها شكل ثابت، مثل الجليد أو المعادن، والسائلة التي تتدفق بحرية، مثل الماء، والغازية مثل الهواء، الذي ينتشر لملء أي فراغ. وهناك كذلك حالات مثل البلازما، والتي توجد في الشمس، وتتكون من جسيمات مشحونة كهربائيا. مادة فائقة الصلابة لكن في عالم الفيزياء الكمومية، تظهر حالات أغرب، مثلا يمكن أن تجمع «المادة فائقة الصلابة» بين خصائص الصلب والسائل معا. هذه المادة، يمكنها أن تتصرف مثل الصلب والسائل في نفس الوقت، وهي حالة كمومية غريبة من المادة تمتلك بنية صلبة مثل البلورة، لكنها في نفس الوقت تتدفق بسلاسة مثل السائل من دون أي احتكاك. تخيل صفّا من قطرات الماء يمكنه أن يتحرك بسلاسة، لكن المسافة بين القطرات لا تتغير أبدا، هذا شيء مستحيل في عالمنا العادي، لكنه ممكن في العالم الكمومي. ويقول عالم الفيزياء الذرية والبصرية، إياكوبو كاروسوتو، من جامعة ترينتو في إيطاليا في تصريح رسمي حصلت الجزيرة نت على نسخة منه: «هذه القطرات قادرة على التدفق عبر عائق من دون التعرض لاضطرابات، مع الحفاظ على ترتيبها المكاني ومسافتها المتبادلة من دون تغيير كما يحدث في المواد الصلبة البلورية». ولم تكن المواد الصلبة الفائقة تُصنع سابقا إلا من الذرات، لكن فريقا يقوده علماء من المجلس الوطني للبحوث في إيطاليا نجح الآن في صنع مادة صلبة فائقة باستخدام الفوتونات لأول مرة. الضوء وحركاته الضوء هو طاقة نقية، وليس مادة، لذلك فهو لا يتصرف عادة مثل الصلب أو السائل، لكن العلماء استخدموا حيلة فيزيائية ذكية لجعل الضوء يتصرف مثل المادة، بحسب الدراسة التي نشرت في الدورية المرموقة «نيتشر». الخطوة الأولى كانت جعل الضوء «يلتصق» بالمادة، وحتى يصبح الضوء أقرب إلى المادة، يجب دمجه مع جسيمات مادية. وللقيام بذلك، استخدم العلماء حزمة ضوئية مركزة (ليزر) وتم توجيهها على مادة خاصة تُعرف باسم زرنيخيد الغاليوم، وهو مركب من عناصر الغاليوم والزرنيخ. عند اصطدام الضوء بالمادة، بدأ بالتفاعل مع الإلكترونات داخل المادة، مما أدى إلى ظهور جسيمات شبه مادية تُسمى البولاريتونات، وللتقريب فقط يمكن تصور أنها جسيمات «هجينة» جزء من الضوء وجزء من المادة. بعد ذلك، دفع العلماء بالبولاريتونات، عبر عمليات توجيه معقدة لتسلك سلوك المواد فائقة الصلابة. واصطلاح «شبه مادية» يشير إلى نوع غير معتاد من المادة يسميه العلماء أشباه الجسيمات، ولفهم الفكرة تخيل مثلا موجة تشجيع يصنعها الجمهور في أحد الملاعب، هذه الموجة ليست مجرد شخص واحد يتحرك، بل إن الحركة الجماعية للجمهور تخلق «موجة» تبدو وكأنها كيان مستقل يتحرك من تلقاء نفسه. وبالمثل، تنشأ أشباه الجسيمات من الحركات المنسقة أو التفاعلات بين العديد من الجسيمات داخل المادة، فتتصرف الإضطرابات بطريقة تجعلها تبدو كما لو كانت كيانات مستقلة، رغم أنها ليست جسيمات أساسية في الواقع، مثل البروتونات أو الإلكترونات. تطبيقات واعدة وللتأكد من نجاح التجربة، أجرى العلماء بعض الاختبارات المهمة مثل قياس كثافة المادة الناتجة ووجدوا أنها تتوزع في شكل قمتين كبيرتين مع فجوة بينهما، وهو دليل على وجود مادة فائقة الصلابة، كما استخدموا تقنيات أخرى لقياس الحالة الكمومية للنظام، ووجدوا أن الترتيب الكمومي بقي ثابتا عبر النظام بأكمله، وهذا يؤكد أن المادة كانت بالفعل فائقة الصلابة. ويُمثل هذا الابتكار تقدما في فيزياء الكم، حيث يفتح تحويل الضوء إلى حالة صلبة فائقة بهذه الطريقة آفاقا لتقنيات ضوئية جديدة، مثل تطوير أجهزة الليزر والأجهزة البصرية من الجيل التالي ذات الأداء المُحسّن والوظائف الجديدة، كما يمكن أن يساعد ذلك على استكشاف أعمق لطبيعة المادة والضوء في العالم الكمومي. وبشكل عام، تتميز المواد فائقة الصلابة بخصائص كمية فريدة يُمكن تسخيرها لتطوير «كيوبتات» أكثر استقرارا وكفاءة، وهي الوحدات الأساسية للحواسيب الكمومية. ويمكن للمواد فائقة الصلابة كذلك أن تساعد في تطوير أجهزة قياس دقيقة، حيث إن حساسية المواد الصلبة الفائقة للمحفزات الخارجية تجعلها مثاليةً لإنشاء مستشعرات عالية الدقة، ويمكن لهذه المستشعرات أن تُحدث ثورة في المجالات التي تتطلب قياسات دقيقة، بما في ذلك الفيزياء الفلكية وتكنولوجيا النانو.
مجلة رواد الأعمال
منذ 6 أيام
- علوم
- مجلة رواد الأعمال
الوقت السلبي.. نقطة الرجوع من المستقبل إلى الماضي
خلال السنوات الماضية ولمدة عقود تم التعامل مع 'الوقت السلبي' على أنه مفهوم غريب. حيث كان يعتقد أنه ناتج عن تشوهات في طريقة تفاعل موجات الضوء مع المواد. وفقًا للعلماء في جامعة تورنتو، اتضح أن 'الوقت السلبي'، الذي كان وهمًا في السابق. قابل للقياس من خلال ميكانيكا الكم. حيث يتعارض هذا الاكتشاف مع الافتراضات السابقة، ويثير الفضول والشكوك حول مسألة ماهية الواقع الكمي. كيفية احتساب الوقت السلبي علميًا فهي تقيس طول المدة الزمنية التي تمتص فيها الذرات الضوء ثم تبعث الضوء، 'مثيرة' لها بشكل مؤقت. ومن المدهش أن بعض هذه الأزمنة بدت أقصر من الصفر. كما أوضح شتاينبرغ أن النتائج لن تسمح بالسفر عبر الزمن أو خرق القوانين الفيزيائية كما تُفهم عادة. وبدلًا من ذلك، أظهرت كيف أن ميكانيكا الكم تتحدى باستمرار الحدس اليومي. وأضاف قائلًا: 'هذه أمور صعبة. حتى بالنسبة لنا أن نتحدث عنها مع فيزيائيين آخرين'. لقد أصبح مصطلح 'الزمن السلبي' محكًا يمكن على أساسه قياس غرابة ملاحظاتهم وإثارة نقاشات ذات مغزى حول تعقيدات الظواهر الكمية. إلا أن التجارب الأخيرة كانت بمثابة تحد كبير لهذه المفاهيم. كما أجراها أفرايم شتاينبرغ ودانييلا أنغولو في بحث وصفوه في مطبوعة مسبقة على arXiv يركز على كيفية تفاعل الفوتونات مع الذرات. وأجريت هذه الاختبارات في ما يشبه مختبر قبو مليء بأشعة الليزر والمرايا والأسلاك، وكانت موجهة لقياس دقيق لسلوك الفوتون. عندما تمر الفوتونات بسبب مادة ما. يتم امتصاصها وانبعاثها وتغيير حالة الذرات المعنية للحظات. ومن خلال تحليل مدة التفاعل، التقط فريق أنغولو فترات زمنية تتجاوز ما يمكن أن يتوقعه المرء. حيث بدا الأمر كما لو أن الفوتونات قد خرجت من المادة قبل أن تدخلها بالكامل. من ناحية أخرى، إن التناقض بعيد كل البعد عن خرق مبادئ زمن الصورة للنسبية الخاصة. ببساطة لا يوجد شيء يتحرك أسرع من الضوء إلى الأمام. بالتالي، علم الاحتمالات الاحتمالية، وهي خصائص ميكانيكا الكم، والتي من خلالها يتصرف الزمن أشبه بمجموعة اعتباطية من النتائج. كما تسلط الدراسات الضوء على مدى ضبابية الجسيمات مثل الفوتونات بشكل طبيعي. حيث تحدد حالات متعددة وشبه متزامنة. ما يخلق سيناريوهات تتعارض مع الجداول الزمنية الخطية. لا يزال بعض العلماء متشككين حتى يومنا هذا، لكن المجموعة من جامعة تورنتو تطمئن إلى أن 'بياناتنا صلبة'. ذلك وفقًا لشتاينبرغ'. وأضاف: 'نحن لا نحاول إعادة كتابة الفيزياء. نحن في الحقيقة نسلط الضوء على غرابة القياسات الكمية وانحرافها عن التوقعات الكلاسيكية'. الوقت السلبي.. عنصر الجدال بين العلماء تسبب الوقت السلبي بالفعل في بلبلة العالم العلمي. فقد رفضت عالمة الفيزياء البارزة سابين هوسنفيلدر مصطلحات الزمن السالب باعتبارها مضللة. مؤكده أنها مجرد تحولات طورية في مسار الفوتون. وليست خاصية من خصائص الزمن. ويمثل هذا النقد، الذي تمت مشاركته من خلال مقطع فيديو تمت مشاهدته على نطاق واسع على موقع يوتيوب، الانقسام الكبير الذي شهده المفهوم. قد لا يملك العلماء التكنولوجيا اللازمة في الوقت الراهن، لكنها تملأ ثغرات في فهمنا لتفاعل الضوء والمادة. وهو ما يفتح الباب أمام مجالات أخرى أيضًا مثل الحوسبة الكمية والاتصالات السلكية واللاسلكية. كذلك، قال 'شتاينبرغ': 'لقد قمنا باختيار كلماتنا في الإبلاغ عن النتائج'. 'فالبيانات تتحدث عن نفسها. ونحن مستعدون لتحسين تفسيراتنا كلما ازدادت معرفتنا بما يحدث'. لفهم هذا الاكتشاف غير المنطقي، يمكنك التفكير في الفوتونات على أنها أجسام كمومية ضبابية كما هي. حيث إن امتصاص أي فوتون معين وإعادة انبعاثه عبر الإثارة الذرية ليس مضمون الحدوث خلال فترة زمنية محددة وثابتة، بل يحدث عبر نطاق زمني احتمالي مبتور ومحدود من القيم الزمنية. كما يتضح من تجارب الفريق، يمكن أن تشمل هذه القيم الحالات التي يكون فيها زمن عبور الفوتون الفردي لحظيًا أو على نحو غريب. عندما ينتهي قبل توقف الإثارة الذرية. ما يعطي قيمة سالبة. لقد جلب مصطلح 'الزمن السلبي' تحديًا لمفهوم التفكير التقليدي ويدعو إلى مزيد من الاستكشاف. وعلى الرغم من أن التطبيقات العملية تبدو بعيدة، إلا أن التجارب ستوفر المزيد من الرؤى حول الظواهر الكمية. أيضًا يوضح هذا الاكتشاف كيف يمكن لفيزياء الكم أن تتعارض ظاهريًا مع المنطق السليم؟ وكيف أن العلم الذي لا ينكسر مستعد للمخاطرة في الاستكشاف؟. المقال الأصلي: من هنـا
جريدة أكاديميا
٠٤-٠٧-٢٠٢٥
- صحة
- جريدة أكاديميا
علماء يؤكدون: العقل البشري يولد ضوء خافت أثناء التفكير
ويفسر العلماء هذه الظاهرة بما يطلق عليه اسم 'الفوتونات الحيوية' وهي جسيمات مضيئة تنبعث كناتج للعمليات الكيميائية الحيوية وتقترن بتوليد الطاقة داخل الخلايا الحية. وكلما زادت كمية الطاقة التي تستهلكها الخلايا، كلما زادت كمية الضوء التي تنبعث من الأنسجة الحية. وفي هذا الإطار، توصل فريق بحثي كندي إلى أن المخ البشري يشع بضوء خافت أثناء عملية التفكير، بل وأن انبعاث الفوتونات الحيوية تتغير طبيعته أثناء أداء العمليات المعرفية المختلفة داخل العقل. ورغم أن العلاقة بين انبعاث هذا الضوء الخافت داخل المخ وبين الأنشطة المعرفية ليست واضحة تماما، يعتقد الباحثون من جامعة ويلفريد لاورير في مدينة أونتاريو الكندية أن تلك الجسيمات المضيئة تلعب دورا مهما في وظائف المخ المختلفة. وتقول رئيسة فريق الدراسة نيروشا موروجان المتخصصة في علوم الفيزياء الحيوية أن علماء معنيين بدراسة الأنسجة الحية، بما في ذلك الخلايا العصبية، رصدوا انبعاثات ضعيفة من الضوء ناجمة عن تكون بضع عشرات إلى عدة مئات من الفوتونات داخل عينات من الأنسجة الحية بحجم سنتيمتر مربع في الثانية الواحدة داخل أوعية الاختبار المعملية. ومنذ القرن الماضي، يعتقد علماء الأحياء أن الجسيمات المضيئة الحيوية تلعب دورا في التواصل بين الخلايا، وفي عام 1923، أثبت العالم الروسي ألكسندر جورويتش أن وضع حواجر لحجب الفوتونات داخل جذور البصل يمنع نمو النبات، وقد أكدت العديد من الدراسات خلال العقود الماضية أن الفوتونات الحيوية تلعب بالفعل دورا في التواصل الخلوي، وتؤثر على نمو وتطور الكائنات الحية. ومن هذا المنطلق، شرعت موروجان وفريقها البحثي في تتبع هذه الظاهرة في العقل البشري وتقصي أسبابها عن طريق قياس كمية الفوتونات التي تبعث من المخ أثناء العمل. وفي إطار التجربة التي نشرتها الدورية العلمية iScience، ارتدى عشرون متطوعا أغطية رأس مزودة بأقطاب لتسجيل النشاط الكهربائي للمخ، وتثبيت أنابيب خاصة على الرأس لتضخيم أي انبعاث للجسيمات الضوئية أثناء التفكير، مما يتيح إمكانية رصدها. ووجد الباحثون أن عناقيد الفوتونات المضيئة تتركز في منطقتين أساسيتين من المخ وهما الفصوص القذالية في الجزء الخلفي من الرأس، وهي المنطقة المسؤولة عن معالجة الصور البصرية داخل المخ، وفي الفصوص الصدغية على جانبي الرأس، وهي الجزء المسؤول عن معالجة الأصوات. وحسبما قالت موروجان في تصريحات للموقع الإلكتروني 'ساينتفيك أميركان' المتخصص في الأبحاث العلمية فإن 'أول نتيجة لهذه التجربة هي أن الفوتونات تنبعث فعلا من المخ، وتحدث هذه العملية بشكل مستقل، وهي ليست خداع بصري ولا عملية عشوائية'. واتجهت موروجان بعد ذلك لقياس ما إذا كانت كثافة هذه الانبعاثات تتغير مع اختلاف العملية المعرفية التي يقوم بها المخ. ونظرا لأن المخ عضو يتسم بالشراهة من ناحية التمثيل الغذائي، فقد افترضت أن كثافة الجسيمات المضيئة التي تنبعث منه سوف تزداد كلما انخرط المخ في أنشطة معرفية تتطلب كميات أكبر من الطاقة مثل معالجة الصور البصرية. كذلك وجد الباحثون أن التغيرات في كمية الجسيمات المضيئة ترتبط بتغير الوظيفة المعرفية التي يقوم بها المخ، مثلما ما يحدث عند إغلاق العين ثم فتحها مرة أخرى على سبيل المثال، وهو ما يشير إلى وجود علاقة ما بين التحولات في العمليات المعرفية التي يقوم بها العقل وبين كميات الفوتونات الحيوية التي تنبعث منه.
صدى البلد
٢٩-٠٦-٢٠٢٥
- صحة
- صدى البلد
ما سر الضوء الخافت المُشع من العقل البشري أثناء التفكير؟
أسرار العقل البشري .. الضوء سر من أسرار الحياة، وعنصر رئيسي لضمان استمرارية مختلف الأنظمة البيئية على الأرض، بل أن بعض الأنواع الحية مثل الديدان والأسماك تشع بالضوء من تلقاء نفسها. ويفسر العلماء هذه الظاهرة بما يطلق عليه اسم 'الفوتونات الحيوية' وهي جسيمات مضيئة تنبعث كناتج للعمليات الكيميائية الحيوية وتقترن بتوليد الطاقة داخل الخلايا الحية. وكلما زادت كمية الطاقة التي تستهلكها الخلايا، كلما زادت كمية الضوء التي تنبعث من الأنسجة الحية. سر الضوء الخافت المشعّ من العقل البشري وفي هذا الإطار، توصل فريق بحثي كندي إلى أن المخ البشري يشع بضوء خافت أثناء عملية التفكير، بل وأن انبعاث الفوتونات الحيوية تتغير طبيعته أثناء أداء العمليات المعرفية المختلفة داخل العقل. ورغم أن العلاقة بين انبعاث هذا الضوء الخافت داخل المخ وبين الأنشطة المعرفية ليست واضحة تماما، يعتقد الباحثون من جامعة ويلفريد لاورير في مدينة أونتاريو الكندية أن تلك الجسيمات المضيئة تلعب دورا مهما في وظائف المخ المختلفة. وتقول رئيسة فريق الدراسة نيروشا موروجان المتخصصة في علوم الفيزياء الحيوية أن علماء معنيين بدراسة الأنسجة الحية، بما في ذلك الخلايا العصبية، رصدوا انبعاثات ضعيفة من الضوء ناجمة عن تكون بضع عشرات إلى عدة مئات من الفوتونات داخل عينات من الأنسجة الحية بحجم سنتيمتر مربع في الثانية الواحدة داخل أوعية الاختبار المعملية. اقرأ أيضًا: ومنذ القرن الماضي، يعتقد علماء الأحياء أن الجسيمات المضيئة الحيوية تلعب دورا في التواصل بين الخلايا، وفي عام 1923، أثبت العالم الروسي ألكسندر جورويتش أن وضع حواجر لحجب الفوتونات داخل جذور البصل يمنع نمو النبات، وقد أكدت العديد من الدراسات خلال العقود الماضية أن الفوتونات الحيوية تلعب بالفعل دورا في التواصل الخلوي، وتؤثر على نمو وتطور الكائنات الحية. ومن هذا المنطلق، شرعت موروجان وفريقها البحثي في تتبع هذه الظاهرة في العقل البشري وتقصي أسبابها عن طريق قياس كمية الفوتونات التي تبعث من المخ أثناء العمل. وفي إطار التجربة التي نشرتها الدورية العلمية iScience، ارتدى عشرون متطوعا أغطية رأس مزودة بأقطاب لتسجيل النشاط الكهربائي للمخ، وتثبيت أنابيب خاصة على الرأس لتضخيم أي انبعاث للجسيمات الضوئية أثناء التفكير، مما يتيح إمكانية رصدها، بحسب "دي بي إيه". وجد الباحثون أن عناقيد الفوتونات المضيئة تتركز في منطقتين أساسيتين من المخ وهما الفصوص القذالية في الجزء الخلفي من الرأس، وهي المنطقة المسؤولة عن معالجة الصور البصرية داخل المخ، وفي الفصوص الصدغية على جانبي الرأس، وهي الجزء المسؤول عن معالجة الأصوات. تقول موروجان في تصريحات للموقع الإلكتروني 'ساينتفيك أمريكان' المتخصص في الأبحاث العلمية إن 'أول نتيجة لهذه التجربة هي أن الفوتونات تنبعث فعلا من المخ، وتحدث هذه العملية بشكل مستقل، وهي ليست خداع بصري ولا عملية عشوائية'. واتجهت موروجان بعد ذلك لقياس ما إذا كانت كثافة هذه الانبعاثات تتغير مع اختلاف العملية المعرفية التي يقوم بها المخ. ونظرا إلى أن المخ عضو يتسم بالشراهة من ناحية التمثيل الغذائي، فقد افترضت أن كثافة الجسيمات المضيئة التي تنبعث منه سوف تزداد كلما انخرط المخ في أنشطة معرفية تتطلب كميات أكبر من الطاقة مثل معالجة الصور البصرية. ووجد الباحثون أن التغيرات في كمية الجسيمات المضيئة ترتبط بتغير الوظيفة المعرفية التي يقوم بها المخ، مثلما ما يحدث عن إغلاق العين ثم فتحها مرة أخرى على سبيل المثال، وهو ما يشير إلى وجود علاقة ما بين التحولات في العمليات المعرفية التي يقوم بها العقل وبين كميات الفوتونات الحيوية التي تنبعث منه. وتطرح هذه التجربة مزيدا من التساؤلات بشأن الدور الذي تقوم به الجسيمات المضيئة داخل العقل. ويقول مايكل جرامليش اخصائي الفيزياء الحيوية في جامعة أوبورن بولاية ألاباما الأمريكية في تصريحات لموقع 'أمريكان ساينتفيك': 'اعتقد أنه مازال هناك الكثير من أوجه الغموض التي يتعين سبر أغوارها، ولكن السؤال الجوهري هو هل تمثل الجسيمات المضيئة آلية نشطة لتغيير النشاط العقلي؟ أم أن دورها يقتصر على تعزيز آليات التفكير التقليدية'. ويتساءل الباحث دانيل ريمونديني اخصائي الفيزياء الحيوية بجامعة بولونيا الإيطالية بشأن المسافة التي يمكن أن تقطعها الفوتونات الحيوية داخل المادة الحية، حيث أن الإجابة على هذا السؤال قد تسلط الضوء على العلاقة بين الوظائف العقلية وانبعاث الفوتونات في أجزاء مختلفة من المخ. وتريد موروجان وفريقها البحثي استخدام أجهزة استشعار دقيقة لرصد مصدر انبعاث الفوتونات داخل المخ، ويعكف فريق بحثي من جامعة روشستر في نيويورك على تطوير مسبارات متناهية الصغر لتحديد ما إذا كانت الألياف العصبية داخل المخ يمكن أن تنتج تلك الجسيمات المضيئة. وبصرف النظر عما إذا كان الضوء الخافت الذي ينبعث بانتظام من المخ يرتبط بالوظائف العقلية أو لا، فإن تقنية قياس حجم الجسيمات الحيوية المضيئة وعلاقتها بالإشارات الكهربائية للمخ، Photoencephalography، قد تصبح يوما ما وسيلة مفيدة لعلاجات المخ غير التدخلية. ويقول جرامليش: 'اعتقد أن هذه التقنية سوف يتم تعميمها على نطاق واسع خلال العقود المقبلة حتى إذا لم يتم إثبات صحة النظرية بشأن الدور الذي تلعبه الفوتونات في دعم الأنشطة العقلية'.
نافذة على العالم
٢٩-٠٦-٢٠٢٥
- صحة
- نافذة على العالم
أخبار مصر : ما سر الضوء الخافت المُشع من العقل البشري أثناء التفكير؟
الأحد 29 يونيو 2025 06:40 صباحاً نافذة على العالم - أسرار العقل البشري .. الضوء سر من أسرار الحياة، وعنصر رئيسي لضمان استمرارية مختلف الأنظمة البيئية على الأرض، بل أن بعض الأنواع الحية مثل الديدان والأسماك تشع بالضوء من تلقاء نفسها. ويفسر العلماء هذه الظاهرة بما يطلق عليه اسم 'الفوتونات الحيوية' وهي جسيمات مضيئة تنبعث كناتج للعمليات الكيميائية الحيوية وتقترن بتوليد الطاقة داخل الخلايا الحية. وكلما زادت كمية الطاقة التي تستهلكها الخلايا، كلما زادت كمية الضوء التي تنبعث من الأنسجة الحية. سر الضوء الخافت المشعّ من العقل البشري وفي هذا الإطار، توصل فريق بحثي كندي إلى أن المخ البشري يشع بضوء خافت أثناء عملية التفكير، بل وأن انبعاث الفوتونات الحيوية تتغير طبيعته أثناء أداء العمليات المعرفية المختلفة داخل العقل. ورغم أن العلاقة بين انبعاث هذا الضوء الخافت داخل المخ وبين الأنشطة المعرفية ليست واضحة تماما، يعتقد الباحثون من جامعة ويلفريد لاورير في مدينة أونتاريو الكندية أن تلك الجسيمات المضيئة تلعب دورا مهما في وظائف المخ المختلفة. وتقول رئيسة فريق الدراسة نيروشا موروجان المتخصصة في علوم الفيزياء الحيوية أن علماء معنيين بدراسة الأنسجة الحية، بما في ذلك الخلايا العصبية، رصدوا انبعاثات ضعيفة من الضوء ناجمة عن تكون بضع عشرات إلى عدة مئات من الفوتونات داخل عينات من الأنسجة الحية بحجم سنتيمتر مربع في الثانية الواحدة داخل أوعية الاختبار المعملية. اقرأ أيضًا: ومنذ القرن الماضي، يعتقد علماء الأحياء أن الجسيمات المضيئة الحيوية تلعب دورا في التواصل بين الخلايا، وفي عام 1923، أثبت العالم الروسي ألكسندر جورويتش أن وضع حواجر لحجب الفوتونات داخل جذور البصل يمنع نمو النبات، وقد أكدت العديد من الدراسات خلال العقود الماضية أن الفوتونات الحيوية تلعب بالفعل دورا في التواصل الخلوي، وتؤثر على نمو وتطور الكائنات الحية. ومن هذا المنطلق، شرعت موروجان وفريقها البحثي في تتبع هذه الظاهرة في العقل البشري وتقصي أسبابها عن طريق قياس كمية الفوتونات التي تبعث من المخ أثناء العمل. وفي إطار التجربة التي نشرتها الدورية العلمية iScience، ارتدى عشرون متطوعا أغطية رأس مزودة بأقطاب لتسجيل النشاط الكهربائي للمخ، وتثبيت أنابيب خاصة على الرأس لتضخيم أي انبعاث للجسيمات الضوئية أثناء التفكير، مما يتيح إمكانية رصدها، بحسب "دي بي إيه". وجد الباحثون أن عناقيد الفوتونات المضيئة تتركز في منطقتين أساسيتين من المخ وهما الفصوص القذالية في الجزء الخلفي من الرأس، وهي المنطقة المسؤولة عن معالجة الصور البصرية داخل المخ، وفي الفصوص الصدغية على جانبي الرأس، وهي الجزء المسؤول عن معالجة الأصوات. تقول موروجان في تصريحات للموقع الإلكتروني 'ساينتفيك أمريكان' المتخصص في الأبحاث العلمية إن 'أول نتيجة لهذه التجربة هي أن الفوتونات تنبعث فعلا من المخ، وتحدث هذه العملية بشكل مستقل، وهي ليست خداع بصري ولا عملية عشوائية'. واتجهت موروجان بعد ذلك لقياس ما إذا كانت كثافة هذه الانبعاثات تتغير مع اختلاف العملية المعرفية التي يقوم بها المخ. ونظرا إلى أن المخ عضو يتسم بالشراهة من ناحية التمثيل الغذائي، فقد افترضت أن كثافة الجسيمات المضيئة التي تنبعث منه سوف تزداد كلما انخرط المخ في أنشطة معرفية تتطلب كميات أكبر من الطاقة مثل معالجة الصور البصرية. ووجد الباحثون أن التغيرات في كمية الجسيمات المضيئة ترتبط بتغير الوظيفة المعرفية التي يقوم بها المخ، مثلما ما يحدث عن إغلاق العين ثم فتحها مرة أخرى على سبيل المثال، وهو ما يشير إلى وجود علاقة ما بين التحولات في العمليات المعرفية التي يقوم بها العقل وبين كميات الفوتونات الحيوية التي تنبعث منه. وتطرح هذه التجربة مزيدا من التساؤلات بشأن الدور الذي تقوم به الجسيمات المضيئة داخل العقل. ويقول مايكل جرامليش اخصائي الفيزياء الحيوية في جامعة أوبورن بولاية ألاباما الأمريكية في تصريحات لموقع 'أمريكان ساينتفيك': 'اعتقد أنه مازال هناك الكثير من أوجه الغموض التي يتعين سبر أغوارها، ولكن السؤال الجوهري هو هل تمثل الجسيمات المضيئة آلية نشطة لتغيير النشاط العقلي؟ أم أن دورها يقتصر على تعزيز آليات التفكير التقليدية'. ويتساءل الباحث دانيل ريمونديني اخصائي الفيزياء الحيوية بجامعة بولونيا الإيطالية بشأن المسافة التي يمكن أن تقطعها الفوتونات الحيوية داخل المادة الحية، حيث أن الإجابة على هذا السؤال قد تسلط الضوء على العلاقة بين الوظائف العقلية وانبعاث الفوتونات في أجزاء مختلفة من المخ. وتريد موروجان وفريقها البحثي استخدام أجهزة استشعار دقيقة لرصد مصدر انبعاث الفوتونات داخل المخ، ويعكف فريق بحثي من جامعة روشستر في نيويورك على تطوير مسبارات متناهية الصغر لتحديد ما إذا كانت الألياف العصبية داخل المخ يمكن أن تنتج تلك الجسيمات المضيئة. وبصرف النظر عما إذا كان الضوء الخافت الذي ينبعث بانتظام من المخ يرتبط بالوظائف العقلية أو لا، فإن تقنية قياس حجم الجسيمات الحيوية المضيئة وعلاقتها بالإشارات الكهربائية للمخ، Photoencephalography، قد تصبح يوما ما وسيلة مفيدة لعلاجات المخ غير التدخلية. ويقول جرامليش: 'اعتقد أن هذه التقنية سوف يتم تعميمها على نطاق واسع خلال العقود المقبلة حتى إذا لم يتم إثبات صحة النظرية بشأن الدور الذي تلعبه الفوتونات في دعم الأنشطة العقلية'.
