طوّر فريق بحثي -بقيادة أساتذة قسم الفيزياء جيل هو لي وجيل يونغ تشو من جامعة بوهانغ للعلوم والتكنولوجيا- جهازًا قادرًا على قياس خصائص المواد الصلبة، والتحكم فيها باستعمال الضوء. نُشرت نتائج الدراسة في مجلة (Nature)، واعتُرف بها لتطويرها جهازًا يستطيع قياس خصائص المواد، والتحكم فيها بوسائل عدّة باستعمال الضوء.
تحدد حركة الإلكترونات الخصائص الكهربائية للمادة، فمثلًا تُعرف مادة ما بأنها معدن –فلز- حال استطاعت الإلكترونات التحرك بحرية، وتُعد مادةً عازلةً إذا لم يتحقق ذلك. عمومًا، اسُتخدمت أساليب تطبيق الحرارة أو الضغط أو إضافة شوائب، بهدف تغيير الخصائص الإلكترونية للمواد الصلبة، إذ تتغير حركة الإلكترونات داخل المادة الصلبة بناءً على تغير موقع الذرات فيها.
اقتُرح تطبيق مفهوم «الحالة الفلوكية» (Floquet state)، إذ تُستنسخ الحالة الكمية الأصلية عند تعرض المادة لإشعاع الضوء. على هذا قد يُستعمل الضوء للتلاعب بحالات المواد الكمية، ويُعد ذلك فعالًا عند تطبيقه في الأنظمة الكمية.
في التجارب السابقة، كانت شدة الضوء المطلوبة لتحقيق الحالة الفلوكية في المواد الصلبة هائلةً، بسبب التردد المرتفع للضوء، إضافةً إلى أن الحالات الفلوكية لا تدوم أكثر من جزء من نحو تريليون جزء من الثانية، وقد حدّت طبيعتها المؤقتة من الدراسات الكمية المتعلقة بخصائصها.
نجح فريق بحث جامعة بوهانغ للعلوم والتكنولوجيا في إدراك الحالة الفلوكية المستقرة باستعمال مقياس تقاطع جوزيفسن، وتعريضها لإشعاع موجات دقيقة متواصلة. انخفضت شدة الضوء لتصل إلى جزء من تريليون مقارنةً بالتجارب السابقة، ما يخفض توليد الحرارة بشدة، ويتيح حالات فلوكية متواصلة وطويلة الأمد.
طور الفريق تحليلًا نفقيًا طيفيًا حديثًا فائق التوصيل لقياس الحالات الفلوكية بدقة عالية الطاقة، وذلك ضروري للتحقق الكمي من خصائص الحالة الفلوكية، التي تتغير اعتمادًا على شدة الضوء وتردده واستقطابه المطبق على الجهاز.
أوضح الباحثون: «تكمن أهمية الدراسة في صنع جهاز قادر على دراسة الحالة الفلوكية بالتفصيل. نخطط لمواصلة البحث في العلاقة بين خصائص الضوء مثل الاستقطاب والحالة الفلوكية».
اقرأ أيضًا:
دراسة جديدة تقترح أن الضوء الكوني الأول مصدره ليس من فضائنا
ماذا لو كانت سرعة الضوء أقل من سرعته الحالية بكثير؟
ترجمة: ربيع شحود
تدقيق: ميرفت الضاهر
