علماء الفيزياء يكتشفون وجود "ظل" لشعاع الليزر

اكتشف الفيزيائيون الأمريكيون والكنديون أن شعاع الليزر يبدأ في ظروف معينة بالتصرف كجسم معتم قادر على إلقاء الظل عند تفاعله مع الضوء.

ونُشرت الصور الأولى لـ'ظل' شعاع الليزر في المجلة العلمية Optica.

قال رافائيل أبراو الباحث في مختبر 'بروكهافن' الأمريكي الوطني:' اعتقدنا في الماضي أن شعاع الليزر لا يمكن أن يلقي ظلا لأن موجات الضوء يجب أن تتقاطع، أي تمر عبر بعضها البعض. وقد اكتشفنا ظاهرة بصرية تغير تصورنا جذريا حول طبيعة الظلال. وسيسمح لنا هذا الاكتشاف بإنشاء أنواع جديدة من المفاتيح الضوئية وتقنيات التحكم في حركة الضوء'.

وتوصل العلماء إلى هذا الاكتشاف في أثناء دراسة ما يسمى بالتفاعلات غير الخطية بين الضوء والمادة. وهذا ما يصفه الفيزيائيون بظواهر بصرية غير العادية تنشأ نتيجة التفاعلات المتزامنة للذرات وجسيمات المادة الأخرى مع جزيئين أو أكثر من الضوء. وتُستخدم التأثيرات البصرية غير الخطية على نطاق واسع لتضخيم الإشعاع وفي تشغيل الأجهزة الكمومية.

وتم اكتشاف أن التفاعلات غير الخطية بين بلورة الياقوت وأشعة الليزر الخضراء والزرقاء تجعل الشعاع الأخضر يلقي 'ظلا' مرئيا في ضوء الليزر الأزرق. ويحدث ذلك نتيجة للتفاعل بين الإلكترونات وجزيئات الضوء من الشعاع الأخضر، مما يتسبب في قيام الإلكترونات الموجودة داخل البلورة بامتصاص الفوتونات من شعاع الليزر الأزرق.

ونتيجة لذلك، يظهر خط داكن داخل شعاع الليزر الأزرق، وهو عبارة عن نوع من 'الظل' الساقط من الليزر الأخضر. وكما أظهرت التجارب التي أجراها العلماء، فإن هذا 'الظل' مرئي بوضوح للعين البشرية ومصفوفات الكاميرات الرقمية، وفي الوقت نفسه فإنه يتحرك مثل الظل العادي، أي أنه يغير مظهره وبنيته تماشيا مع شكل الشعاع الذي يولده، ويطبق على ظلال أخرى ويصبح أكثر قتامة مع زيادة شدة الليزر الأخضر.

يمكن استخدام هذه الظاهرة، حسب العلماء، للتحكم في حركة الضوء وإنشاء نظيرات بصرية للترانزستورات القادرة على تغيير حالتها اعتمادا على إشارات ضوئية تصل إلى هذه المفاتيح.

وخلص الفيزيائيون إلى أن ذلك سيجعل من الممكن إنشاء أنظمة تحكم أكثر ملاءمة لتشغيل أشعة الليزر عالية الطاقة، كما سيسرع أيضا تطوير نظيرات بصرية للدوائر الإلكترونية الدقيقة الحديثة.