شكلٌ جديد للضوء

أكتشف العلماء أمكانية وجود الضوء بشكل غير معروف سابقاً.

يقترح بحثٌ جديد أمكانية تكوين شكل جديد من الضوء من خلال ربط الضوء بألكترون واحد, يدمج خواصهما معاً.

وفقًا للعلماء الذين أجروا هذه الدراسة، من كلية لندن الملكية (Imperial College London )، أقتران الضوء والإلكترون قد يمتلك خواصً يمكن أن تقودنا إلى الدوائر الكهربائية التي تعمل بحزم الضوء – الفوتونات – بدلاً من الإلكترونات.

ومن شأنه أيضًا أن يسمح للباحثين بدراسة الظواهر الفيزيائية الكمّية، التي تحكمها جسيمات أصغر من الذرات، على نطاق مرئي.

في المواد العادية، يتفاعل الضوء مع مجموعة كاملة من الألكترونات موجودة على سطح وداخل المواد. ولكن بأستخدام الفيزياء النظرية في تصميم نموذج لسلوك الضوء وصنف المواد المكتشفة حديثاً المعروفة بأسم العوازل الطوبوغرافية، وجد الباحثون أنه يمكن أن يتفاعل الضوء مع إلكترون واحد فقط على السطح.

وهذا من شأنه خلق اقتران يدمج بعض خصائص الضوء والإلكترون. عادةً، الضوء ينتقل في خطٌ مستقيم، ولكن عندما يربط بالإلكترون فإنه بدلاً من إتباع مساره، يتعقب سطح المادة.

في الدراسة التي نُشرت اليوم في مجلة أتصالات الطبيعة ( ( Nature Communications الدكتور فينتشنزو جيانيني (Vincenzo Giannin) وزملاؤه شكلوا هذا التفاعل حول جسيمات نانوية متناهية الصغر – كرة صغيرة قطرها أقل من 0.00000001 متر- مصنوعة من عازل طوبوغرافي.

وأظهرت نماذجهم أنه فضلاً عن كوّن الضوء أخذ خاصية الإلكترون و الجسيمات الدائرة، فأن الإلكترون سيأخذ أيضاً بعض خصائص الضوء.

عادةً، عندما تتحرك الإلكترونات على طول المواد، مثل الدوائر الكهربائية، ستتوقف عندما تواجه وجود خلل. وعلى الرغم من ذلك، أكتشف فريق الدكتور جيانيني أنه حتى لو كانت هناك عيوب في سطح الجسيمات النانوية، يبقى الإلكترون قادراً على الحركة بأستمرار بمساعدة ضوء.

أذا كان من الممكن تكييف هذه العملية في داوئر ضوئية, ستكون هذه الدوائر أكثر متانة و اقل عرضةً للتشويش و العيوب الفيزيائية.

قال الدكتور جيانيني: ” نتائج هذا البحث سيكون لها تأثيرٌ هائل على طريقة تصورنا للضوء. اُكتشفت العوازل الطوبوغرافية في العقد الماضي فحسب, و هي بالفعل تزودنا بظواهر جديدة لدراستها و وسائل جديدة لأستكشاف المفاهيم المهمة في الفيزياء.”

وأضاف الدكتور جيانيني أنه ينبغي أن يكون من الممكن مراقبة الظاهرة, انه صاغ التجارب بأستخدام التكنولوجيا الحالية، ويعمل الفريق مع علماء الفيزياء التجريبية لجعل هذا حقيقة واقعة.

ويعتقد أن العملية التي تؤدي إلى خلق هذا الشكل الجديد من الضوء يمكن زيادتها بحيث يمكن أن يلاحظ الظاهرة بسهولة أكبر بكثير. حالياً، يمكن أن يُنظر إلى الظواهر الكمّومية فقط عند النظر إلى الأشياء الصغيرة جدًا أو الأشياء فائقة التبريد، ولكن هذا يمكن أن يسمح للعلماء بدراسة هذه الأنواع من السلوك في درجة حرارة الغرفة.

المصدر: هنا