إنجاز علميّ مذهل! فيزيائيون يقيسون هندسة الإلكترونات الكمومية لأول مرة! 🚀

هل تخيلت يومًا كيف يتصرف الإلكترون في عالم الذرات؟ 🤔 بفضل فريق من الفيزيائيين، تمكنا اليوم من قياس الشكل الهندسي الذي يتخذه الإلكترون المنفرد أثناء تحركه عبر المادة الصلبة! 🎉

هذا الاكتشاف المذهل يُعدّ نقلة نوعية في فهمنا للسلوك الكمي للمواد البلورية، و يُفتح لنا أبوابًا جديدة لدراسة سلوك الإلكترونات على مستوى ميكانيكا الكم. 🔬

قال الفيزيائي ريكاردو كومين من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT): “لقد طورنا نموذجًا جديدًا تمامًا يُتيح لنا الوصول إلى معلومات لم تكن ممكنة من قبل!” 💡 [رابط]

قام الفيزيائيّان مينجو كانغ (من جامعة كورنيل سابقًا في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا) وسونجيه كيم من جامعة سيول الوطنية، بقيادة هذا البحث المهم.

فيزياء كلاسيكية، وفيزياء كمومية: في العالم المادي، تُوصف المادة جيدًا بواسطة قوانين الفيزياء الكلاسيكية. لكن عند النظر إلى عالم الجسيمات على المستوى الذري، تصبح الأمور غريبة بعض الشيء! 🌎

يجب علينا أن نلجأ إلى ميكانيكا الكم، حيث تصف الموجات الاحتمالية سلوك الجسيمات بدقة أكبر. الموجات الاحتمالية تعني أننا لا نستطيع تحديد مكان الإلكترون بدقة، بل نحدد احتمالية وجوده في منطقة معينة. 🤔

على الرغم من أننا نعتبر الإلكترون جسيمًا، فإنه يُظهر سلوكًا موجيًا أكثر تعقيدًا. تصف وظائف الموجة، النماذج الرياضية، هذا السلوك. مثلما تصف خصائص الموجة باحتمالية وجود الإلكترون في مكان محدد مع خصائص محددة.

بعض هذه الخصائص الهندسية، تشبه منحنيات أو كرات تدور في اتجاهات مختلفة. بعض الأنواع الأخرى من الهندسة الكمومية، مثل الإلكترونات في الشبكة البلورية من الذرات، معقدة مثل زجاجة كلاين أو شريط موبيوس. 🤯

قياس هذه الهندسة الكمومية كان يتطلب الكثير من التخمينات. ولكن، تمكّن فريق البحث من قياس خاصية مهمة تُسمى “متجسس الهندسة الكمومية” (QGT). تُشفر هذه الخاصية المعلومات الهندسية الكاملة للحالة الكمومية، مشابهة لطريقة تصوير الهولوجرام ثنائي الأبعاد لفضاء ثلاثي الأبعاد. 🔎

استخدموا تقنية “طيف الانبعاث الضوئي المحلّل زاويةً”. وهي تقنية تُطلق الفوتونات على المادة لإخراج الإلكترونات وقياس خصائصها، مثل الاستقطاب واللفّ والزاوية. 🌟 [رابط]

استخدموا بلورات من سبيكة الكوبالت والقصدير (فلز الكاجومي). 🧪 وقدّمَت النتائج أول قياس للهندسة الكمّية في جسم صلب، مُمكّنةً الفريق من استنتاج باقي الهندسة الكمومية للإلكترونات في المعدن. 💪

هذا الاكتشاف سيُساعدنا على فهم وفهم سلوك المواد الكمومية بشكلٍ أفضل، و قد يفتح لنا أبوابًا جديدة لاكتشاف السبر موصلية في مواد أخرى. ⚡️ [رابط السوبر موصلية]

و يرى خبير مجهول في مجلة “طبيعة الفيزياء”: “هذه التقنية ستكون قابلة للتطبيق على مجموعة واسعة من المواد، وستفتح آفاقًا جديدة لاكتشافات علمية جديدة!” 🔭

نُشرت أبحاث الفريق في طبيعة الفيزياء. [رابط البحث]

المصدر: رابط المقال الأصلي