نور به ابرجامد تبدیل شد_غروب شهر

دانشمندان موفق شدند با منفعت‌گیری از فناوری‌های پیشرفته، نور را به حالت ماده‌ای موسوم به «ابرجامد» (Supersolid) تبدیل کنند؛ حالتی که ترکیبی از ویژگی‌های جامدات و ابرشاره‌ها است و دریچه‌ای تازه به سوی فهمیدن عمیق‌تر از مکانیک کوانتومی و گسترش فناوری‌های نوین گشوده است.

به گزارش sustainability-times در یک دستاورد علمی دیدنی، گروهی از پژوهشگران به سرپرستی دیمیتریس تریپوگئورگوس و دانیله سانویتو در شورای ملی تحقیقات ایتالیا موفق شدند برای نخستین‌بار نور را به یک ابرجامد تبدیل کنند؛ ماده‌ای که هم‌زمان ویژگی‌های ساختاری جامد و روانی بدون اصطکاک ابرشاره را داراست. این تحول می‌تواند فهمیدن ما از حالات ماده را منقلب کرده و افق‌های جدیدی در علم فیزیک کوانتومی و فناوری‌های وابسته بگشاید.

ابرجامد چیست؟

ابرجامد حالتی شگفت و منحصر‌به‌فرد از ماده است که به‌صورت نظری نخستین‌بار در دهه ۱۹۷۰ نقل شد و سال‌ها ذهن دانشمندان را به خود مشغول کرده می بود. در این حالت، ماده ضمن نگه داری ساختار هندسی منظم همانند یک جامد، توانایی حرکت بدون اصطکاک همچون مایعات را نیز داراست.

ابرجامد‌ها در دما‌های زیاد پایین و نزدیک به صفر مطلق شکل می‌گیرند؛ جایی که مواد به فازی با ویسکوزیته صفر گذر می‌کنند. در این شرایط، ساختاری تشکیل می‌شود که برخلاف تعاریف سنتی از جامدات یا مایعات، ترکیبی از هر دو حرکت را به‌نمایش می‌گذارد. این حالت نه‌تنها فهمیدن ما را از ماهیت ماده گسترش می‌دهد، بلکه به مطالعه دقیق‌تر اتفاق‌های کوانتومی نیز پشتیبانی می‌کند.

چطور نور به ابرجامد تبدیل شد؟

مبنای این آزمایش، ذرات هیبریدی موسوم به پولاریتون (polaritons) می باشند؛ ذراتی که از ترکیب نور و ماده و در شرایط فشرده خاص به‌وجود می‌آیند. پژوهشگران با تنظیم دقیق برهم‌کنش بین این ذرات در یک میدان نوری خاص، موفق شدند ویژگی‌های ابرجامد را در نور تشکیل کنند.

در این فرایند، نور لیزر در شرایطی کنترل‌شده به‌طوری ساختاردهی شد که حرکت آن از یک سیال ساده فراتر رفت و الگو‌های منظمی درون آن شکل گرفت؛ الگویی که هم ساختار دارد و هم بدون اصطکاک حرکت می‌کند. این دستاورد نه‌تنها نظریه‌های قبل در رابطه امکان تبدیل نور به ابرجامد را قبول می‌کند، بلکه مسیر تازه‌ای برای ساخت مواد با ویژگی‌های غیرسنتی فراهم می‌سازد.

چرا این کشف در فیزیک کوانتومی اهمیت دارد؟

اهمیت این کشف تنها به جنبه نظری آن محدود نمی‌شود، بلکه پیامد‌های گسترده‌ای برای علم و فناوری دارد. ابرجامد‌ها می‌توانند بستری نوین برای مطالعه اتفاق‌هایی همانند چگالش بوز-اینشتین و ابرشاره‌گی فراهم کنند که از کلیدی‌ترین موضوعات مکانیک کوانتومی می باشند.

این چنین این مواد می‌توانند پایه‌ای برای گسترش بیت‌های کوانتومی (کیوبیت) پایدارتر در رایانش کوانتومی شوند. توانایی خلق موادی که همزمان ویژگی‌های جامد و روانی دارند، می‌تواند به گسترش ابزار‌های اندازه‌گیری دقیق در حوزه‌هایی، چون اخترفیزیک، فناوری نانو و حتی تصویربرداری پیشرفته پشتیبانی کند.

این دستاورد می‌تواند در آینده به خلق فناوری‌هایی منجر شود که امروز حتی فکر آنها دشوار است، همانند حسگر‌هایی برای اندازه‌گیری اتفاق‌هایی زیاد ریز و نهان در جهان هستی.

از نظریه تا کاربرد‌های فناورانه

ادامه پژوهش‌ها در عرصه ابرجامد‌ها می‌تواند به تحولاتی اساسی در حوزه‌هایی نظیر اپتیک، فوتونیک، محاسبات کوانتومی، حسگر‌های فوق‌دقیق و سامانه‌های نوری ارتباطی منجر شود.

یکی از با اهمیت ترین قابلیت‌های ابرجامد‌های نوری، تشکیل بستری برای کنترل نور به روشای نوین و کارآمدتر از راه حلهای جاری است. این چنین، امکان ترکیب این حالت ماده با دیگر فاز‌های کوانتومی می‌تواند تبدیل پیشرفت‌های چشمگیری در پردازش اطلاعات کوانتومی شود.

با هر کشف تازه در این حوزه، بشر به فهمیدن عمیق‌تری از نور، ماده و قوانین بنیادی طبیعت نزدیک‌تر می‌شود؛ احتمالا حتی در آینده، ابرجامد‌ها مسیر پیشرفت فناوری‌های انقلابی را هموار کنند، از رایانش کوانتومی گرفته تا دستگاه‌هایی با توانمندیهایی فراتر از مرز‌های علم امروزی.

انتهای مطلب/