تويت
مازال علم الفيزياء يُبهر البشرية طوال الوقت، ويقدم لها كل ماهو جديد وشيق، فلقد توصل العلماء لأكتشاف جُسيم جديد، يُطلق عليه اسم type-II Weyl fermion، ويرتبط هذا الجُسيم ارتباطًا وثيقًا بجُسيم Weyl fermion، الذي توقع العلماء وجوده منذ 85 عام مضت، وتم اكتشافه فعليًا في وقت مبكر هذا العام. ولكن لم يكن هناك شخص على سطح هذا الكوكب يتوقع ان يكون لهذا الجُسيم شبيه، أو كما نقول باللغة الدارجة العامية (ابن عم)، يشبهه في بعض الخصائص، فهذا الجُسيم الذي تم اكتشافه حديثا يتحدى الكثير من قوانين الكون.
توصل العلماء لهذا الجُسيم بطريقة اشبه بالصدفة، وذلك عندما لاحظوا مادة من الكريستال المعدني يُطلق عليها اسم Tungsten Ditelluride تتصرف على شكل غريب. معظم المعادن عندما تتعرض لتأثير القوى المغناطيسية فأنها تتصرف كعوازل لهذه القوى، في حين ان البلورات المعدنية التي تحتوي على جسيمات وايل فيرميون تصبح مواد فائقة التوصيل اي تقوم بتوصيل الطاقة المغناطيسية بصورة فائقة، ولكن الغريب في الأمر ان Tungsten Ditelluride، تتصرف بشكل مغاير تماما، حيث تصبح اما مواد عازلة او مواد فائقة التوصيل، وذلك بالأعتماد على اتجاه المجال المغناطيسي.
فقام فريق من العلماء بجامعة برينستون، بملاحظة هذا السلوك الغريب، وتوقعوا ان هذا السلوك الغير متوقع نتيجة تواجد بعض الجُسيمات الجديدة التي يطلق عليها اسم type-II Weyl fermion. الأجسام المعدنية المتوقعة ان تحتوي على type-II Weyl fermion تكون معادن كثيفة للغاية وصلبة، يطلق عليها العلماء اسم “مادة الكون” بسبب وفرة جسيمات type-II Weyl fermion فيها.
من المتعارف عليه ان الأجسام الأولية في الكون هي الألكترونات، ولكن في الأجسام الصلبة الكثيفة، فان اشباه الجسيمات الصغيرة التي تدعى الكترونات بلوتش Bloch electrons هي الجُسيمات الأولية، ومن الممكن ان تحتوي على كل الجُسيمات المتوقعة في الكون. هذا يعني ان هذه الأجسام الصلبة الكثيفة تعتبر كون خاص بنفسها؛ وذلك لاحتوائها على عدد كبير من الجُسيمات المختلفة، وهذا ما يجعل الأمر سهلًا على العلماء لكي يقوموا بدراستها بشكل تفصيلي، ومن ضمن هذه الجٌسيمات، جُسيم Weyl fermion الذي قد تم اكتشافه مُسبقًا في شهر يوليو من هذا العام.
ولكن السؤال الذي يتبادر لأذهان الجميع، لو كان وجود جُسيم Weyl fermion مُتوقع منذ 85 عام، فماذا الذي يجعل اكتشاف type-II Weyl fermion مفاجأة للعلم والعلماء؟ اتضح ان هذا الجُسيم لم يكن متوقع من قبل هيرمان وايل Hermann Weyl، وذلك لأنه يخالف مبدأ تماثل لورنتز Lorentz symmetry, وبالتالي لم يتم اخذه فى الحٌسبان عند وضع الأسس الرئيسية لميكانيكا الكم بواسطة هيرمان ويل، وهذه ستكون مشلكة بالنسبة لكوننا الطبيعي المبني على الجمع بين نظرية الكم ونظرية النسبية لأينشتاين، تحت “مُسمى نظرية الحقل الكمومي للنسبية”.
بدأ باحثو جامعة برنسيتون بالتساؤل عما اذا كان هناك مشكلة داخل المادة المُكثفة، يقول اندريه بيرنفج Andrei Bernevig قائد الفريق البحثي: “قد يذهب خيال احد ما الى ما هو ابعد من ذلك ويتسائل فيما اذا كانت الجسيمات الغير معروفة بالنسبة لنظرية الحقل الكمومي للنسبية, يمكن ان تنشأ من المادة المكثفة”. وهذا بالفعل ما توصل اليه الفريق فان وجود جُسيم type-II Weyl fermion يمكن ان يفسر سلوك جديد للمادة، ويوضح الكثير من حقائق الكون، واضاف بيرنفج: “وجد الباحثون بان النظرية النسبية تسمح بوجود نوع واحد من جسيم وايل فيرميون, ولكن في المادة الكثيفة من الممكن تواجد نوعين مختلفين من جسيمات وايل فيرميون.”
عكف العديد من العلماء على دراسة مادة Tungsten Ditelluride، للتوصل الى جسيم فيرميون الجديد مباشرة, بالاضافة الى محاولاتهم في البحث عنه في بلورات مواد كثيفة اخرى. وسوف يتم الاأستفاده من هذا الجُسيم في العديد من مجالات التكنولوجيا والأتصالات، لانه مشابه لجسيم وايل فيرميون حيث يمكنه توصيل المجال الكهربائي بسرعات فائقة, كما يمكن ان يصبح مادة عازلة في ظروف معينة. ولكن الهدف الرئيسي من اكتشاف هذا الجُسيم هو الغوص فى ظلمات هذا الكون واكتشافها، ويظل السؤال يتردد ماهي الجُسيمات التي لم يتم التوصل لها بعد؟ وكيف تساعدنا هذه الجُسيمات في فهم سلوك الكون؟
توصل العلماء لهذا الجُسيم بطريقة اشبه بالصدفة، وذلك عندما لاحظوا مادة من الكريستال المعدني يُطلق عليها اسم Tungsten Ditelluride تتصرف على شكل غريب. معظم المعادن عندما تتعرض لتأثير القوى المغناطيسية فأنها تتصرف كعوازل لهذه القوى، في حين ان البلورات المعدنية التي تحتوي على جسيمات وايل فيرميون تصبح مواد فائقة التوصيل اي تقوم بتوصيل الطاقة المغناطيسية بصورة فائقة، ولكن الغريب في الأمر ان Tungsten Ditelluride، تتصرف بشكل مغاير تماما، حيث تصبح اما مواد عازلة او مواد فائقة التوصيل، وذلك بالأعتماد على اتجاه المجال المغناطيسي.
فقام فريق من العلماء بجامعة برينستون، بملاحظة هذا السلوك الغريب، وتوقعوا ان هذا السلوك الغير متوقع نتيجة تواجد بعض الجُسيمات الجديدة التي يطلق عليها اسم type-II Weyl fermion. الأجسام المعدنية المتوقعة ان تحتوي على type-II Weyl fermion تكون معادن كثيفة للغاية وصلبة، يطلق عليها العلماء اسم “مادة الكون” بسبب وفرة جسيمات type-II Weyl fermion فيها.
من المتعارف عليه ان الأجسام الأولية في الكون هي الألكترونات، ولكن في الأجسام الصلبة الكثيفة، فان اشباه الجسيمات الصغيرة التي تدعى الكترونات بلوتش Bloch electrons هي الجُسيمات الأولية، ومن الممكن ان تحتوي على كل الجُسيمات المتوقعة في الكون. هذا يعني ان هذه الأجسام الصلبة الكثيفة تعتبر كون خاص بنفسها؛ وذلك لاحتوائها على عدد كبير من الجُسيمات المختلفة، وهذا ما يجعل الأمر سهلًا على العلماء لكي يقوموا بدراستها بشكل تفصيلي، ومن ضمن هذه الجٌسيمات، جُسيم Weyl fermion الذي قد تم اكتشافه مُسبقًا في شهر يوليو من هذا العام.
ولكن السؤال الذي يتبادر لأذهان الجميع، لو كان وجود جُسيم Weyl fermion مُتوقع منذ 85 عام، فماذا الذي يجعل اكتشاف type-II Weyl fermion مفاجأة للعلم والعلماء؟ اتضح ان هذا الجُسيم لم يكن متوقع من قبل هيرمان وايل Hermann Weyl، وذلك لأنه يخالف مبدأ تماثل لورنتز Lorentz symmetry, وبالتالي لم يتم اخذه فى الحٌسبان عند وضع الأسس الرئيسية لميكانيكا الكم بواسطة هيرمان ويل، وهذه ستكون مشلكة بالنسبة لكوننا الطبيعي المبني على الجمع بين نظرية الكم ونظرية النسبية لأينشتاين، تحت “مُسمى نظرية الحقل الكمومي للنسبية”.
بدأ باحثو جامعة برنسيتون بالتساؤل عما اذا كان هناك مشكلة داخل المادة المُكثفة، يقول اندريه بيرنفج Andrei Bernevig قائد الفريق البحثي: “قد يذهب خيال احد ما الى ما هو ابعد من ذلك ويتسائل فيما اذا كانت الجسيمات الغير معروفة بالنسبة لنظرية الحقل الكمومي للنسبية, يمكن ان تنشأ من المادة المكثفة”. وهذا بالفعل ما توصل اليه الفريق فان وجود جُسيم type-II Weyl fermion يمكن ان يفسر سلوك جديد للمادة، ويوضح الكثير من حقائق الكون، واضاف بيرنفج: “وجد الباحثون بان النظرية النسبية تسمح بوجود نوع واحد من جسيم وايل فيرميون, ولكن في المادة الكثيفة من الممكن تواجد نوعين مختلفين من جسيمات وايل فيرميون.”
عكف العديد من العلماء على دراسة مادة Tungsten Ditelluride، للتوصل الى جسيم فيرميون الجديد مباشرة, بالاضافة الى محاولاتهم في البحث عنه في بلورات مواد كثيفة اخرى. وسوف يتم الاأستفاده من هذا الجُسيم في العديد من مجالات التكنولوجيا والأتصالات، لانه مشابه لجسيم وايل فيرميون حيث يمكنه توصيل المجال الكهربائي بسرعات فائقة, كما يمكن ان يصبح مادة عازلة في ظروف معينة. ولكن الهدف الرئيسي من اكتشاف هذا الجُسيم هو الغوص فى ظلمات هذا الكون واكتشافها، ويظل السؤال يتردد ماهي الجُسيمات التي لم يتم التوصل لها بعد؟ وكيف تساعدنا هذه الجُسيمات في فهم سلوك الكون؟