علماء يبتكرون أول ليزر ذري "يعمل إلى الأبد"

استطاع علماء وفيزيائيون ابتكار شعاع من الذرات يحاكي مبدأ الليزر، ويمكنه نظريا الاستمرار إلى الأبد، في اختراق علمي كبير.

وأشارت المصادر إلى أن هذا الابتكار في طريقه إلى التطبيق العملي، على الرغم من وجود العديد من العوائق، حيث اعتبرت الخطوة بحد ذاتها تقدم كبير إلى الأمام لما يعرف باسم "الليزر الذري"، وهو عبارة عن شعاع مصنوع من الذرات يسير كموجة واحدة يمكن استخدامه مستقبلا في الاختبارات الليزرية والهندسة الدقيقة بالإضافة إلى العديد من المجالات.

وبحسب المقال المنشور في مجلة "sciencealert" العلمية، فإنه كحال العديد من المجالات العلمية، فإنه من الأسهل تصور المفاهيم نظريا بدلا من إدراكها، حيث يوجد في جذر الليزر الذري حالة من المادة تسمى "مكثف بوز- آينشتاين" أو"BEC".

ويتم تصنيع هذا المكثف عن طريق تبريد سحابة من البوزونات (البوزونات هي الحقول التي تحمل الطاقة وهي موجودة في كل مكان حتى في الفراغ لذلك يمكن تسميتها عربياً بحاملات الطاقة) حيث يتم تبريدها إلى جزء بسيط فوق الصفر المطلق، وفي مثل درجات الحرارة المنخفضة هذه تستهلك الذرات أدنى مستوى من الطاقة ممكنة دون توقف هذه الذرات.

وعندما تصل البوزونات إلى هذه المستويات المنخفضة من الطاقة، لا يمكن للخصائص الكمومية للجسيمات أن تتداخل مع بعضها البعض، حيث تقترب بما يكفي من بعضها البعض لتحدث نوعا من التداخل، مما ينتج عنه سحابة عالية الكثافة من الذرات تتصرف مثل "ذرة عظمى" واحدة أو موجة مادة، لكن على الرغم من ذلك كان هذا التكوين هشا للغاية ويتأثر بأي مؤثر خارجي، كالضوء.

من أجل إنشاء مكثف مستمر، أدرك فريق من الباحثين في جامعة أمستردام في هولندا أن شيئا يجب تغييره لتتحقق هذه النتيجة، من خلال تبريد الذرات بشكل تدريجي باتباع عدة خطوات متباعدة وفي الفراغ.

وبحسب الفيزيائي فلوريان شريك، فإنه في نهاية هذه المرحلة، تم تصنيع مادة متماسكة من الذرات في مكثف "BEC"، وبهذه الطريقة "يمكننا الحفاظ على استمرار العملية بشكل أساسي إلى الأبد".

وبدوره، قال الفيزيائي، تشون تشيا تشين، الذي قاد البحث المنشور في مجلة "nature" العلمية: "بعد ست سنوات... لدينا أول موجة مستمرة لـBEC، لقد تحقق لدينا الجزء الأول من ليزر الذرة المستمر، أو الذرة المستمرة".

وكتب الباحثون في ورقتهم: "تجربتنا هي نظير موجة المادة لليزر البصري ذي الموجة المستمرة مع مرايا تجويف عاكسة بالكامل.. إن هذا العرض التوضيحي لإثبات المبدأ يوفر قطعة جديدة مفقودة حتى الآن من نظريات الذرة، مما يتيح بناء أجهزة موجة متماسكة ومستمرة".