ملحوظة المحرر: قم بالتسجيل في النشرة الإخبارية للعلوم Wonder Theory على قناة CNN. استكشف الكون بأخبار الاكتشافات الرائعة والتقدم العلمي والمزيد.
مُنحت جائزة نوبل في الفيزياء لعام 2023 إلى فريق من العلماء الذين ابتكروا تقنية رائدة باستخدام الليزر لفهم الحركات السريعة للغاية للإلكترونات التي كان يُعتقد سابقًا أنه من المستحيل متابعتها.
وقالت لجنة نوبل عندما تم الإعلان عن الجائزة في ستوكهولم، إن بيير أغوستيني وفيرينك كراوس وآن لويلير “أظهروا طريقة لإنشاء نبضات ضوئية قصيرة للغاية يمكن استخدامها لقياس العمليات السريعة التي تتحرك فيها الإلكترونات أو تغير الطاقة”. يوم الثلاثاء.
وأشاد بالفائزين لأنهم قدموا “للبشرية أدوات جديدة لاستكشاف عالم الإلكترونات داخل الذرات والجزيئات”.
إن تحركات الإلكترونات داخل الذرات والجزيئات سريعة جدًا بحيث يتم قياسها بالأتوثانية – وهي وحدة زمنية قصيرة تقريبًا غير مفهومة. وأوضحت اللجنة أن “الأتو ثانية تساوي ثانية واحدة كما تعادل الثانية عمر الكون”.
وقال بوب روزنر، رئيس الجمعية الفيزيائية الأمريكية والأستاذ بجامعة كاليفورنيا: “لقد تمكنوا، إلى حد ما، من توفير أداة إضاءة تسمح لنا بمشاهدة تجميع الجزيئات: كيف تتجمع الأشياء معًا لتكوين الجزيء”. وقالت شيكاغو لشبكة سي.إن.إن.
وقال روزنر إن هذه الحركات “تحدث بسرعة كبيرة لدرجة أنه ليس لدينا عادة أي فكرة عن كيفية حدوثها فعليا أو ما هو تسلسل الأحداث”. وأضاف أن عمل الفائزين يعني أن العلماء يمكنهم الآن مراقبة كيفية حدوث هذه الحركات.
“تخيل بناء منزل. لديك الأساس والجدران والسقف وما إلى ذلك. هناك تسلسل لأي شيء معقد. قال روزنر: «بالنسبة للجزيء، إذا لم تحصل على التسلسل الصحيح، فلن تتمكن من تجميعه».
التقاط لقطة من الإلكترونات
اكتشف لويلير، الأستاذ بجامعة لوند في السويد، تأثيرًا جديدًا من تفاعل ضوء الليزر مع الذرات الموجودة في الغاز. ثم أثبت أغوستيني، الأستاذ في جامعة ولاية أوهايو، وكراوسز، الأستاذ في معهد ماكس بلانك للبصريات الكمومية في ألمانيا، أن هذا التأثير يمكن استخدامه لإنشاء نبضات ضوئية أقصر مما كان ممكنًا في السابق.
وقالت اللجنة إن تجاربهم مع الليزر أتاحت لهم “التقاط أقصر اللحظات”.
وأوضحت اللجنة أنه مثلما لا تستطيع العين البشرية المجردة تمييز الضربات الفردية لجناح الطائر الطنان، فإن العلماء حتى هذا الإنجاز لم يتمكنوا من مراقبة الحركات الفردية للإلكترون. الحركات السريعة غير واضحة معًا، مما يجعل من المستحيل ملاحظة الأحداث القصيرة للغاية.
وقالت اللجنة: “كلما كان الحدث أسرع، زادت سرعة التقاط الصورة إذا أردنا التقاط اللحظة”. “ينطبق المبدأ نفسه على محاولة التقاط لقطة سريعة لحركات الإلكترونات.”
قالت لويلير إنها كانت تقوم بالتدريس في الفصل عندما تلقت مكالمة من ستوكهولم هذا الصباح، ولم ترد على الهاتف إلا في المرة الثالثة أو الرابعة.
وقال لويلير لهانز إليجرين، الأمين العام للأكاديمية الملكية السويدية للعلوم، خلال المؤتمر الصحفي للإعلان: “كان من الصعب بعض الشيء تنفيذ النصف الساعة الأخيرة من محاضرتي”.
وعندما سُئلت عن التطبيقات المحتملة لبحثها، قالت لويلير إن الاستخدام الأول هو “أن نفهم حقًا عندما ننظر إلى الإلكترونات، وننظر إلى خصائصها”.
“والثاني هو أكثر عملية بكثير، وهو قادم. وهذا الإشعاع الذي ننتجه مفيد أيضًا لصناعة أشباه الموصلات كأداة تصوير. وقال لويلير: “لذا فإن هذا يأتي أيضًا مع تطبيق عملي”.
لمزيد من الأخبار والنشرات الإخبارية لـ CNN، قم بإنشاء حساب على CNN.com