منحت جائزة نوبل في الفيزياء لعام 2023 لثلاثة علماء لعملهم على الأتوثانية، والذي قد يؤدي إلى اختراقات في مجال الإلكترونيات والكيمياء.
فاز ثلاثة علماء، هم بيير أغوستيني وفيرينك كراوس وآنا لويلييه، بجائزة نوبل في الفيزياء لعام 2023. الصورة: CNN
أعلنت الأكاديمية الملكية السويدية للعلوم أن العلماء بيير أغوستيني (55 عاما)، وفيرينك كراوس (61 عاما)، وآنا لويلييه (65 عاما)، هم الفائزون بجائزة نوبل في الفيزياء لعام 2023، لأساليبهم التجريبية في إنشاء نبضات ضوئية في الأتوثانية لدراسة ديناميكيات الإلكترون في المادة، وذلك في الساعة 4:45 مساء يوم 3 أكتوبر (بتوقيت هانوي).
لقد ساهم عملهم بالليزر في منح العلماء الأدوات اللازمة لمراقبة الإلكترونات وحتى التحكم فيها. ويمكن أن يؤدي هذا إلى تحقيق اختراقات في مجالات متنوعة مثل الإلكترونيات والكيمياء.
الأتو ثانية هي واحد على مليار من مليار من الثانية. ولوضع هذا في الإطار الصحيح، فإن عدد الأتوثانية في الثانية الواحدة يعادل عدد الثواني في تاريخ الكون بأكمله الذي يبلغ 13.8 مليار سنة. وبحسب هانز جاكوب وورنر، الباحث في المعهد الفيدرالي السويسري للتكنولوجيا في زيورخ، فإن الأتو ثانية هي أقصر فترة زمنية يمكن للبشر قياسها بشكل مباشر.
إن القدرة على العمل ضمن هذا الإطار الزمني مهمة لأن هذا هو المعدل الذي تعمل به الإلكترونات - المكونات الأساسية للذرات. على سبيل المثال، يستغرق الإلكترون 150 أوتوثانية للتحرك حول نواة ذرة الهيدروجين.
وهذا يعني أن دراسة الأتوثانية تتيح للعلماء الوصول إلى عملية أساسية كانت بعيدة المنال في السابق. يتأثر كل جهاز إلكتروني بحركة الإلكترونات، والحد الأقصى للسرعة الحالية هو نانوثانية، وفقًا لفورنر. إذا تم تحويل المعالجات الدقيقة إلى الأتو ثانية، فسوف يكون من الممكن معالجة المعلومات أسرع بمليار مرة.
تتكون الذرة من نواة مكونة من بروتونات ونيوترونات، محاطة بالإلكترونات. الصورة: Rost-9D/Getty
كانت الفيزيائية السويدية المولودة في فرنسا آن لويلييه أول من اكتشف أداة لفتح عالم الأتو ثانية. تستخدم هذه الأداة ليزر عالي الطاقة لإنتاج نبضات من الضوء في فترات زمنية قصيرة للغاية.
يصف فرانك ليبين، الباحث في المعهد الفرنسي للضوء والمادة والذي عمل مع لويلييه، الجهاز بأنه مثل فيلم تم صنعه للإلكترونات. وقارنها بعمل اثنين من رواد صناعة الأفلام الفرنسية - الأخوين أوغست ولويس لوميير - اللذين قاما ببناء المشاهد من خلال التقاط صور متتالية. ويقول جون تيش، أستاذ فيزياء الليزر في إمبريال كوليدج لندن، إن الأمر يشبه جهازًا به نبضات ضوئية سريعة للغاية يمكن تسليطها على المواد للحصول على معلومات حول استجابتها خلال ذلك الوقت.
كان الفائزون الثلاثة بالأمس يحملون الرقم القياسي العالمي لأقصر نبضة ضوء. في عام 2001، نجح فريق العالم الفرنسي بيير أغوستيني في إنشاء نبضة ضوئية تستمر لمدة 250 أوتوثانية فقط. وفي عام 2003، تجاوزت مجموعة لويلييه هذا الرقم القياسي بـ170 أوتوثانية. وفي عام 2008، نجح الفيزيائي المجري النمساوي فيرينك كراوس في تقليص هذا الرقم إلى أقل من النصف بنبضة مدتها 80 أوتوثانية.
حامل الرقم القياسي العالمي في موسوعة غينيس لأقصر نبضة ضوء هو فريق فورنر، بمدة 43 أوتو ثانية. ويقدر وورنر أن الوقت قد يتم تقليصه إلى بضعة آتوثانية فقط باستخدام التكنولوجيا الحالية.
لم تصبح تقنية الأتوثانية سائدة بعد، لكن الخبراء يقولون إن المستقبل يبدو واعدًا. حتى الآن، تمكن العلماء من استخدام الأتوثانية بشكل حصري تقريبًا لمراقبة الإلكترونات. إن التحكم في الإلكترونات والتلاعب بحركاتها ليس ممكنًا بشكل أساسي حتى الآن، أو أنه بدأ للتو في أن يصبح ممكنًا، وفقًا لفورنر. وقد يؤدي هذا إلى جعل الإلكترونيات أسرع بكثير، وإحداث ثورة في الكيمياء.
ويقول وورنر: "لن نكون مقيدين بما تفعله الجزيئات بشكل طبيعي، بل يمكننا بدلاً من ذلك تكييفها وفقًا لاحتياجاتنا". وأضاف أن الكيمياء الضوئية قد تؤدي إلى إنتاج خلايا شمسية أكثر كفاءة، أو حتى استخدام طاقة الضوء لإنتاج وقود نظيف.
ثو تاو (بحسب وكالة فرانس برس )
[إعلان رقم 2]
رابط المصدر
تعليق (0)