أعلن باحثون في جامعة إنسبروك النمساوية، في بيان للجامعة يوم 14 سبتمبر، أنهم أنتجوا ورصدوا تجمعات ذرية مترابطة تُعرف بسلاسل بيته داخل غاز ذري فائق البرودة. ويوفر العمل وسيلة مضبوطة لدراسة كيفية تصرف الجسيمات الكمومية معاً عندما تتفاعل بوصفها منظومة جماعية، مع أدلة على وجود تجمعات تضم أكثر من ست ذرات في المجموعة الواحدة.
وتعاون الفريق بقيادة هانس كريستوف نيغرل مع باحثين في الفيزياء النظرية بأمستردام وميونيخ. ونُشرت ورقته المحكّمة في مجلة نيتشر كوميونيكيشنز يوم 29 أغسطس، بينما يشرح إعلان الجامعة الصادر اليوم التجربة. وكان هانس بيته قد تنبأ بهذه الحالات عام 1931، وسبق للباحثين رصد سلاسل أصغر في مغناطيسات كمومية وبتات كمومية فائقة التوصيل.
وبحسب الجامعة، برّدت التجربة ذرات السيزيوم إلى درجة لا تتجاوز الصفر المطلق إلا ببضعة أجزاء من مليار من الدرجة، ثم وزعتها داخل آلاف الأنابيب الضيقة. وحصر ذلك حركتها أساساً في اتجاه واحد فقط. وأدى تحويل التفاعلات بين الذرات من التنافر إلى التجاذب إلى إنتاج مزيج من التجمعات المترابطة ذات الأحجام المختلفة.
وقارن الباحثون نوعين من التمدد للتعرف إلى السلاسل. فداخل الأنابيب، اصطدمت التجمعات مع بقائها متماسكة. أما تحرير الغاز في الأبعاد الثلاثة فأدى إلى تفكك الحالات المترابطة وتمدد أسرع، استخدمه الفريق لاستكشاف طاقة الترابط. وفي المقابل، أعطت الذرات غير المترابطة طاقة متساوية تقريباً في كلا القياسين اللذين أجراهما الباحثون.
وتعرض الورقة العلمية التي أعدها الفريق البحثي أدلة تجريبية إضافية تدعم وجود هذه السلاسل في توزيع الزخم الذري وفي تلامس تان، وهو مقياس يرتبط بالترابطات بين الجسيمات. وتتفق القياسات كمياً مع الهيدروديناميكا المعممة، وهي إطار نظري لهذه الأنظمة. ويتعلق التقدم بمزيج يحتوي على سلاسل كثيرة، بما فيها سلاسل كبيرة، ويوسع نطاق الرصد السابق الذي شمل سلاسل صغيرة منفردة.
وتقول الجامعة إن الغاز يتيح ضبط الشكل الهندسي والكثافة والتفاعلات بدقة، بما يوفر منصة لبحث كيفية تشكل هذه الأجسام الجماعية وتصادمها. ويشير مؤلفو الدراسة إلى فرص مستقبلية لاستكشاف التماسك الكمومي والديناميكا غير الخطية والوصول إلى التوازن الحراري، أي العملية التي يقترب فيها نظام ذو تفاعلات متبادلة من حالة الاتزان الحراري.
التعليقات