ما مدى سرعة الأتوثانية؟

منحت جائزة نوبل في الفيزياء لعام 2023 لثلاثة علماء لعملهم على الأتو ثانية، والذي يمكن أن يؤدي إلى اختراقات في مجال الإلكترونيات والكيمياء.

حصل العلماء الثلاثة بيير أغوستيني، وفيرينك كراوس، وآنا لويلييه على جائزة نوبل في الفيزياء لعام 2023. الصورة: سي إن إن

أعلنت الأكاديمية الملكية السويدية للعلوم أن العلماء بيير أغوستيني (55 عامًا) وفيرينك كراوس (61 عامًا) وآنا لويلييه (65 عامًا) هم الفائزون بجائزة نوبل في الفيزياء لعام 2023، لأساليبهم التجريبية في إنشاء نبضات ضوء الأتوثانية لدراسة ديناميكيات الإلكترون في المادة، وذلك في الساعة 4:45 مساءً. في 3 أكتوبر (بتوقيت هانوي).

لقد ساهم عملهم بالليزر في منح العلماء الأدوات اللازمة لمراقبة الإلكترونات وحتى التحكم فيها. وقد يؤدي هذا إلى تحقيق اختراقات في مجالات متنوعة مثل الإلكترونيات والكيمياء.

الأتوثانية هي واحد على مليار من مليار من الثانية. ولوضع هذا في الإطار الصحيح، فإن عدد الأتوثانيات 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 (ETH)، 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 عالمة الفيزياء 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. يقول جون تيش، أستاذ فيزياء الليزر في إمبريال كوليدج لندن، إن الأمر أشبه بجهاز يحتوي على 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 بـ 170 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 لموسوعة غينيس لأقصر نبضة ضوئية هو فريق فورنر، بمدة 43 أوتوثانية. ويقدر وورنر أن الوقت يمكن تقليصه إلى بضعة أتو ثانية 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 ممكناً بشكل أساسي حتى الآن، أو أنه بدأ للتو في أن يصبح ممكناً، وفقاً 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 مع احتياجاتنا". وأضاف أن الكيمياء الضوئية قد تؤدي إلى إنتاج خلايا شمسية أكثر كفاءة، أو حتى استخدام طاقة الضوء لإنتاج وقود نظيف.

ثو ثاو (بحسب وكالة فرانس برس )

رابط المصدر: https://vnexpress.net/atto-giay-nhanh-den-dau-4660582.html