لأول مرة.. فيزيائيون يرصدون “تذبذبا شيطانيا” في مادة غريبة!
تاريخ النشر: 12th, August 2023 GMT
الولايات المتحدة – عثر علماء فيزياء، يدرسون مادة غريبة، على ظاهرة كمومية مهمة تم التنبؤ بها منذ عقود.
ويطلق عليها اسم “شيطان باينز”، الذي تنبأ به الفيزيائي الراحل ديفيد باينز عام 1956، ويمثل اكتشافه في مادة تسمى السترونتيوم روثينات (Sr2RuO4) المرة الأولى التي يتم فيها تحديده في معدن التوازن الثلاثي الأبعاد.
ونظرا لأن من المتوقع أن يلعب “شيطان باينز” دورا مهما في مجموعة واسعة من الظواهر، مثل التحولات في أنواع معينة من أشباه المعادن والموصلية الفائقة، فإن العمل له آثار مهمة على فيزياء المواد.
وقال الفيزيائي بيتر أبامونتي من جامعة إلينوي في حديث يصف هذا الاكتشاف: “وجدنا هذا الشيء بالصدفة. رأينا هذه الإثارة في عام 2018 واستغرق الأمر بعض الوقت لمعرفة ما هو عليه واتضح أنه وضع الشيطان هذا”.
وعادة ما يكون “الشيطان” في العلم خصما افتراضيا للعلماء والفلاسفة ليحاججوا ضده في تجربة فكرية، لكن “شيطان باينز” مختلف تماما. إنه في الواقع نوع من plasmon – وحدة منفصلة من الموجات بين التموج عبر مجموعة من الإلكترونات. وتم وصف Plasmons على أنها التناظرية الكمومية للصوت الصوتي في الغاز الكلاسيكي.
وأطلق باينز على هذا الطبق اسم “شيطان” تكريما لجيمس كلارك ماكسويل، الذي تصور شيطان ماكسويل، ولأنها حركة إلكترون مميزة، أو D.E.M.
وعندما تتلوى الموجة الصوتية في طريقها عبر مجموعة من الجسيمات، فإنها تهدأ ببطء مع توقف الاهتزاز. ومع ذلك، نظرا لـ”أصوات” الكم، فإن Plasmon هو كل شيء أو لا شيء. مطلوب كمية محددة جدا من الطاقة لكل زيادة في التردد.
ويعد “شيطان باينز” تردد Plasmons بدون تكلفة الشحنات الكهربائية. وتحدث عندما تتحرك الإلكترونات في مادة لها نطاقات طاقة مختلفة خارج الطور.
ولا يوجد نقل للطاقة، لكن هناك تحول في شغل النطاقات. “الشيطان” هو وضع جماعي محايد تم إخماده أو فحصه بواسطة مجموعة أخرى من الإلكترونات.
وشوهدت Plasmons ودُرست على نطاق واسع في معادن ثنائية الأبعاد، ولكن نظرا لأنها محايدة كهربائيا ولا تقترن بالضوء، فمن الصعب اكتشافها. وهذا يقودنا إلى السترونتيوم روثينات.
وفي درجات حرارة منخفضة، تعمل المادة كموصل فائق. وفي درجات الحرارة المرتفعة، يصبح الأمر غريبا بعض الشيء، ويتحول إلى ما يُعرف بالمعدن السيئ، معدن لا تتصرف خصائصه بالضرورة بالطريقة التي نتوقعها.
ووفقا لفريق يقوده الفيزيائي علي حسين، الذي كان يعمل سابقا في جامعة إلينوي في الولايات المتحدة، ويعمل حاليا في جامعة كولومبيا البريطانية في كندا، فهو أيضا مرشح ممتاز للتعرف على “الشياطين” – مع ثلاثة نطاقات متداخلة من الإلكترونات، واثنان من التي تتناقض بشكل مشابه مع التصور الأصلي لعام 1956 للشيطان.
وكان حسين يدرس روثينات السترونتيوم باستخدام التحليل الطيفي الإلكتروني عندما وجد شيئا في البيانات يشبه شبه الجسيم – أي الإثارة الجماعية التي تتصرف مثل الجسيمات.
وهناك عدد غير قليل من أشباه الجسيمات المعروفة، لكن ما وجده الباحثون لا يتطابق مع أي منها. وكانت سرعته أسرع من أن يكون فونونا صوتيا.
وأظهر تحليل المتابعة أن المرشح الأكثر ترجيحا كان “شيطانا”. وتمكن الفريق حتى من تكرار الاكتشاف. وأثارت دراسة بعض خصائصه بعض التساؤلات.
كان تأثير التخميد أقل من المتوقع، على سبيل المثال، وكانت هناك ثقوب غريبة في نطاقات الإلكترون المختلفة.
ويعتقد الباحثون أن المعادن الأخرى المتعددة النطاقات قد تكون أماكن جيدة لدراستها لملاحظة كيف يمكن أن يتغير سلوكها في مجموعة من السياقات، وأن الدراسات العالية الدقة قد تكون ممكنة مع الفحص المجهري الإلكتروني.
ويأملون أن يجيب هذا على أسئلتهم الجديدة ويساعد في ابتكار نظرية أكثر اكتمالا وتطورا عن الشياطين.
المصدر: ساينس ألرت
المصدر: صحيفة المرصد الليبية
إقرأ أيضاً:
بعد موافقة ترامب على بيعها للهند.. ما هي الدول التي تمتلك طائرات “إف- 35″؟
أعلن الرئيس الأميركي دونالد ترامب، خلال اجتماعه مع رئيس الوزراء الهندي، ناريندرا مودي، أن واشنطن سوف تبيع نيودلهي مقاتلات من طراز إف-35، لتصبح بذلك الهند واحدة من الدول القليلة التي تمتلك هذه الطائرات الخفيّة الفائقة التطوّر.
وأوضح ترامب “بدءا من هذا العام، سنزيد المبيعات العسكرية للهند بمليارات الدولارات. كما أنّنا نمهّد الطريق أمام تزويد الهند، في نهاية المطاف، بمقاتلات شبح من طراز إف-35″، وفق وكالة فرانس برس.
وفي حال تمت الصفقة فإن الهند سوف تنضم إلى عدد محدود من الدول التي تمتلك تلك المقاتلة المتطورة، أو في طريقها إلى امتلاكها، وهي: الولايات المتحدة، والمملكة المتحدة، و إيطاليا، وهولندا، والنرويج، والدنمارك، وبلجيكا، وبولندا، وألمانيا، وفنلندا، وسويسرا، ورومانيا.
وخارج القارة الأوروبية فإنها لديها تلك الطائرات أو تستعد لللحصول عليها وأهمها: أستراليا، واليابان، وكندا، كوريا الجنوبية، سنغافورة.
وفي منطقة الشرق الأوسط فإن إسرائيل، هي من تمتلك ذلك الطراز من الطائرات، بينما قال قال مسؤول كبير في الحكومة الإماراتية في سبتمبر الماضي، إن بلاده لا تتوقع استئناف المحادثات بشأن صفقة بمليارات الدولارات لشراء طائرات مقاتلة من طراز إف-35.
وجاء كلام المسؤول الإماراتي وقتها ردا على تقرير لوكالة رويترز جاء فيه أن أبوظبي ستسعى لإعادة إحياء صفقة بمليارات الدولارات مع الولايات المتحدة لشراء طائرات مقاتلة من طراز إف-35 وطائرات مسيرة مسلحة إذا عاد ترامب للبيت الأبيض.
وفي حال تمت الصفقة في أي وقت فإن الإمارات سوف تكون أول دولة عربية تحوز على تلك المقاتلة.
في العام 1997 اختيرت شركتا بوينغ ولوكهيد مارتن لصنع نموذج تجريبي للطائرة التي حلقت أول مرة في أكتوبر عام 2000.
الطائرة تنتمي إلى الجيل الخامس من الطائرات المقاتلة الشبحية، وتمتلك مجموعة واسعة من القدرات جعلتها تعرف بأنها “أفضل مقاتلة في العالم”.
وفي يونيو من عام 2001، أصبحت المقاتلة أول طائرة حربية في التاريخ تقوم بالتحليق من الأرض إلى الجو بشكل عمودي، بدون الحاجة إلى مدرج، وفقا لموقع المقاتلة على الإنترنت.
وتتمتع الطائرة، أيضا، بخاصية “الإقلاع القصير” التي تمنحها القدرة على حمل حمولات أكبر والإقلاع من مدرج قصير للغاية.
وظهرت المقاتلة إلى العلن أول مرة خلال طيران تجريبي عام 2006، وسلمت أول نماذج الطائرة إلى الجيش الأميركي عام 2010 لكنها دخلت الخدمة رسميا عام 2015.
وفي العام 2012 أصبحت بريطانيا أول دولة – عدا الولايات المتحدة – تحصل على نسخة من الطائرة.
خلال هذه الأعوام كانت الشركة المصنعة تختبر وتحلق بالموديلات الأكثر حداثة من الطائرة، F35 A و B و C والمصممة خصيصا للعمل مع أفرع محددة من القوات المسلحة.
ووفق تقرير لصحيفة واشنطن بوست، فإن بإمكان المقاتلة القيام بمهام الهجوم البري والاستطلاع الجوي والدفاع الجوي للقوات العسكرية الأميركية والقوات المتحالفة معها.
ويمكنها اكتشاف مركبات وطائرات العدو قبل وقت طويل من رصدها، حيث صمم شكلها الخارجي ومنصات الأسلحة والوقود وأجهزة الاستشعار المدمجة لتحقيق أقصى أداء للتخفي.
يستطيع الطيار من خلال الخوذة المتطورة التي يرتديها البقاء على معرفة تامة بما يجري في ميدان المعركة لعشرات الأميال، حيث تستطيع رادارت الطائرة المتطورة التقاط وتحليل بيانات المركبات المعادية واستهداف العديد منها في وقت واحد.
ويمنح محرك الطائرة المتطور مسافة تحليق أطول بـ30 بالمئة مقارنة بالنماذج السابقة، كما إنها تمتلك نظام أسلحة من الجيل الخامس JASSM القادر على تحطيم الأهداف بدقة من مسافات كبيرة تجعل الطائرة آمنة ضد نظم الدفاع الجوي.
وتصف شركة لوكهيد مارتن النظام بأنه “أول صواريخ كروز” المحمولة جوا التي صنعتها.
الحرة
إنضم لقناة النيلين على واتساب
اليونيفيل: هجوم أنصار حزب الله غير مقبول