إنجاز علمي غير مسبوق.. تحويل الضوء إلى مادة صلبة فائقة

في تطور ملحوظ، نجح الباحثون في تحويل الضوء إلى مادة صلبة فائقة لأول مرة، مما مهد الطريق أمام رؤى جديدة حول الحالات الكمومية غير العادية للمادة.

يمثل هذا الإنجاز علامة فارقة مهمة في مجال فيزياء المادة المكثفة.

قال ديميتريوس تريبوجورجوس من المجلس الوطني للبحوث في إيطاليا: 'لقد حولنا الضوء إلى مادة صلبة هذا رائع جدًا'.

ويعتمد هذا الإنجاز على عمل سابق قامت به زميلتها العالمة في المركز الوطني للبحوث العلمية دانييل سانفيتو، التي أثبتت منذ أكثر من عقد من الزمان أن الضوء يمكن أن يتصرف مثل السائل.

ومع ذلك، فقد ذهب تريبوجيورغوس وسانفيتو وفريقهما إلى أبعد من ذلك من خلال إنشاء ما أطلقوا عليه 'مادة صلبة فائقة' كمية.

الضوء يصبح كميًا

المواد الصلبة الفائقة هي مواد فريدة من نوعها ذات لزوجة صفرية وبنية تشبه البلورات التقليدية، مثل تلك الموجودة في ملح الطعام.

وعلى عكس المواد النموذجية، التي تتصرف وفقًا لقوانين الفيزياء المألوفة، توجد المواد الصلبة الفائقة بشكل أساسي في عالم الكم، وفقًا لما ذكره موقع نيوساينتيست.

حتى الآن، لم يكن من الممكن الحصول على مثل هذه المواد إلا في تجارب خاضعة للرقابة تتضمن ذرات مبردة إلى درجات حرارة منخفضة للغاية - وهي الظروف التي تصبح فيها التأثيرات الكمومية بارزة وقابلة للملاحظة.

وقد انحرفت التجربة الأخيرة عن الأساليب السابقة من خلال استخدام أشباه الموصلات المعروفة باسم زرنيخيد الجاليوم والألومنيوم بدلاً من الذرات شديدة البرودة.

وجه الباحثون ليزرًا إلى قطعة ذات نمط محدد من أشباه الموصلات، والتي تتميز بخطوط ضيقة.

أدى هذا التفاعل بين الضوء وأشباه الموصلات إلى تكوين جسيمات هجينة تسمى البولاريتونات.

لعب نمط الخطوط دورًا حاسمًا من خلال تقييد كيفية تحرك هذه الجسيمات شبه الجسيمية ومستويات طاقتها، مما مكن البولاريتونات في النهاية من الاندماج في حالة فائقة الصلابة.

واجه الفريق تحديًا كبيرًا لتعزيز نتائجهم: فقد احتاجوا إلى قياس ما يكفي من خصائص هذه المادة الصلبة الفائقة المتكونة حديثًا بدقة، وتقديم دليل على أنها أظهرت حقًا خصائص كل من المادة الصلبة والسائلة بدون لزوجة.

سلط سانفيتو الضوء على تعقيد المهمة، مشيرًا إلى أنه لم يتم إنشاء مادة صلبة فائقة مصنوعة من الضوء أو التحقق من صحتها تجريبياً من قبل.

مادة صلبة فائقة من أشعة الليزر

أكد ألبرتو براماتي من جامعة السوربون في فرنسا أيضًا على أهمية الدراسة، مشيرًا إلى أنها تساهم في فهم أوسع لكيفية تغيير المادة الكمومية لحالاتها من خلال انتقال الطور.

وفي حين أظهر الفريق بشكل مقنع أنهم أنتجوا مادة صلبة فائقة، أقر براماتي بأن هناك حاجة إلى قياسات وتحليلات إضافية لفهم خصائصها بشكل كامل.

أعرب تريبوجورجوس عن تفاؤله بشأن فرص البحث المستقبلية التي تنطوي على المواد الصلبة الفائقة القائمة على الضوء.

واقترح أن هذه الأشكال من المادة قد تكون أكثر قابلية للإدارة من تلك التي يتم توليدها من الذرات.

يمكن أن تؤدي هذه الخاصية إلى استكشاف أعمق للحالات الجديدة وغير المتوقعة للمادة والتطبيقات العملية في تكنولوجيا الكم.

مع استمرار تطور مجال الفيزياء الكمومية، فإن إنشاء مادة صلبة فائقة القائمة على الضوء يمثل بداية مثيرة للباحثين.

مع وجود الكثير لاكتشافه حول سلوك هذه الحالة الجديدة من المادة، يحرص العلماء على الخوض بشكل أعمق في الفروق الدقيقة الخاصة بها، مما قد يؤدي إلى اكتشاف تطبيقات رائدة في السنوات القادمة.

المصدر: interestingengineering