أخبار ليبيا 24
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؟
