لأول مرة: فيزيائيون يتمكنون من التقاط صوت الذرة

للمرة الأولى، علماء تمكنوا من استخدام الصوت للتواصل مع ذرة اصطناعية، مما يفسر لنا ظاهرة غريبة في الفيزياء الكمومية حيث الموجات الصوتية تلعب دور الضوء.

لسنوات كثيرة والعلماء يدرسون العلاقة بين الذرات والضوء، ولكن الحصول على أصوات تقوم بنفس عمل الضوء لهو شيء جديد كُليا. الذرات الاصطناعية يمكن أن تأتي على شكل دارة كهربائية كمومية، وكالذرات العادية، يمكن تغيرها باستخدام الطاقة لجعلها تُصدر جسيمات. في حين أن العلماء يعلمون كيف يستطيعون اخراج جسيمات منبعثة ضوئية منها، فريق من العلماء من جامعة تشالمرز للتكنولوجيا في السويد تمكنوا من ايجاد طريقة لجعل الذرات الاصطناعية تصدر جزئيات ثم تمتص الطاقة لتصبح على شكل جزئيات صوتية.

اكتشاف كيفية التفاعل مع الذرة باستخدام الموجات الصوتية قام بإحداث تغيير في الطريقة التي يستخدمونها العلماء للتحكم بالظواهر الكمومية الضئيلة، ذلك لأن الموجات الصوتية تتحرك ببطئ مقارنة بالضوء. على سبيل المثال بالاستفادة من بطئ الموجات الصوتية تمكّن العلماء من الحصول على وقت أكثر للتحكّم بالجسيمات الكميّة عندما ينتقلون من نقطة لأخرى. يقول الفيزيائي مارتن غوستافسون Martin Gustafsson كاتب المقال الأول في مجلة Science العلمية بأن هذا كان من صعب تحقيقه باستخدام الضوء، ذلك لأن الضوء يتحرك أسرع بـ 100.000 مرة مقارنة بالأمواج الصوتية.

الفريق قام بإجراء التجارب في درجة حرارة منخفضة جدا من الصفر تقريبا 20 مليلي كيلفن، وبهذا تكون هذه الطاقة هي أصغر طاقة حرارية لم تُزعج الذرة وتغيير من استقرارها.

تردد الموجات الذي استخدمه الفريق في التجربة هو 4.8 جيجا هرتز، والذي يقارب الموجات المكرويّة التي كانت تُستخدم في الشبكات اللاسلكية الحديثة. بمجرد ارتفاع التردادت لتصبح عالية كالتردد الذي استخدمه الفريق، الطول الموجي للصوت الصادر يصبح قصيراً للغاية بحيث يمكن رؤيته وتتبعه على طول سطح الرقاقة.

لذلك وضع فريق الباحثون ذرتهم الاصطناعية على الرقاقة لخلق مادة قابلة للتوصيل بشكل كبير، يُطلق على هذه المادة اسم المادة فائقة التوصيل
المواد الفاقة التوصل يمكنها أن تمرر الكهرباء من دون أي مقاومة، مما يعني أنها يمكن أن تحمل تياراً لأجل غير مسمى دون أن تفقد أي طاقة! وقد تكون هذه التقنية الخطوة القادمة في تحسين التكنولوجية الكهربائية في المستقبل.

يقول بير جيلسنغ Per Delsing رئيس مجموعة البحوث التجريبية: “بقدرتنا على الحديث واستماع صوت الذرات فتحنا أبوابًا جديدة في عالم الكم.” وفي تصريح صحفي له يقول بأن هدف الفريق على المدى الطويل هو تسخير فيزياء الكم في هذا المجال حتى يستطيعوا الاستفادة من قوانينها.