🗽 👩🏾‍🤝‍👩🏽 👲🏻 في تجربة مبتكرة ، تعلم الفيزيائيون التقاط الذرات الفردية. 👩🏻‍⚖️ ↘️ 🎒

يمكن رؤية سحابة ذرية مبردة بالليزر من خلال غرفة المجهر. المجاملة: جامعة Otago

في الدراسة الأولى لفيزياء الكم ، قام العلماء في جامعة Otago "بحفظ" الذرات الفردية في مكانها ولاحظوا التفاعلات الذرية المعقدة غير المرئية سابقًا.

قدمت الكثير من الأدوات ، بما في ذلك الليزر والمرايا وغرفة الفراغ والمجاهر التي تم جمعها في قسم الفيزياء Otago ، بالإضافة إلى الكثير من الوقت والطاقة والخبرة ، تحقيقًا في هذه العملية الكمية ، والتي تم حسابها حتى الآن فقط عن طريق المتوسط الإحصائي للتجارب مع عدد كبير من الذرات.

تعمل التجربة على تحسين المعرفة الحديثة من خلال تقديم رؤية غير مرئية سابقًا للعالم المجهري وتفاجئ الباحثين بالنتائج.

"تتضمن طريقتنا الإمساك بالتبريد الفردي لثلاث ذرات وتبلغ درجة حرارتها حوالي مليون جزء من الكلفن باستخدام أشعة الليزر عالية التركيز في غرفة مفرغة الفراغ بحجم محمصة. يقول الأستاذ المساعد ميكيل ف. أندرسون من قسم الفيزياء ، أوتاجو ، إننا نجمع ببطء الفخاخ التي تحتوي على ذرات لإنتاج تفاعلات محكومة وقياسها.

عندما تقترب ثلاث ذرات من بعضها البعض ، تشكل اثنتان جزيءًا ، وتتأثر جميعها بالطاقة المنبعثة في العملية. تتيح لك كاميرا الميكروسكوب تكبير هذه العملية والنظر فيها.

ميكيل أندرسن (يسار) ومارفن ويلاند في مختبر الفيزياء. المجاملة: جامعة أوتاجو

"لا يمكن لذرتين فقط تكوين جزيء ؛ فالكيمياء تتطلب ثلاث جزيئات على الأقل. يقول الدكتور مارفن ويلاند ، الذي قاد التجربة ، إن عملنا هو المرة الأولى التي يتم فيها دراسة هذه العملية الأساسية بمعزل عن بعضها البعض ، وتبين أنها أعطت بعض النتائج المذهلة التي لم نتوقع رؤيتها.

على سبيل المثال ، تمكن الباحثون من رؤية النتيجة الدقيقة للعمليات الفردية ولاحظوا عملية جديدة عندما تركت ذرتان تجربة معًا. حتى الآن ، لم يتم ملاحظة هذا المستوى من التفاصيل في التجارب مع العديد من الذرات.

"من خلال العمل على هذا المستوى الجزيئي ، نتعلم المزيد عن كيفية تصادم الذرات وتفاعلها مع بعضها البعض. مع التطور ، يمكن لهذه التقنية أن توفر طريقة لبناء والتحكم في الجزيئات الفردية لبعض المواد الكيميائية ".

يعترف البروفيسور المساعد أندرسن بأن تقنية ومستوى التفاصيل قد يكون من الصعب على من هم خارج عالم فيزياء الكم أن يفهموا ، لكنه يعتقد أن تطبيق هذا العلم سيكون مفيدًا في تطوير تقنيات الكم المستقبلية التي يمكن أن تؤثر على المجتمع بنفس الطريقة السابقة. تقنيات الكم التي جعلت من الممكن إنشاء أجهزة كمبيوتر حديثة وشبكة الإنترنت.

"لقد كانت البحوث التي أجريت على نطاق أصغر وأصغر بمثابة الأساس لمعظم التطورات التكنولوجية في العقود الأخيرة. على سبيل المثال ، هذا هو السبب الوحيد الذي يجعل للهواتف المحمولة الحديثة قوة حوسبة أكثر من الحواسيب الفائقة في الثمانينيات ، وسأكون سعيدًا جدًا لرؤية كيف ستؤثر اكتشافاتنا على التقدم التكنولوجي في المستقبل "، يقول البروفيسور المساعد أندرسن.

أظهرت نتائج التجربة أن تكوين الجزيء استغرق وقتًا أطول بكثير من المتوقع مقارنة بالتجارب الأخرى والحسابات النظرية ، وهي غير كافية حاليًا لتفسير هذه الظاهرة. على الرغم من أن الباحثين يقترحون آليات يمكن أن تفسر هذا التناقض ، إلا أنهم يؤكدون على الحاجة إلى مزيد من التطور النظري في مجال ميكانيكا الكم التجريبية.

اقرأ المزيد من المقالات على قناتي في Telegram Quant (proquantum)
قناة مخصصة للفيزياء وميكانيكا الكم والفيزياء الفلكية.
اشترك ووسع معرفتك!

في تجربة مبتكرة ، تعلم الفيزيائيون التقاط الذرات الفردية.

More articles: