هل أَسَرَتكَ يومًا الصور البطيئة الحركة في وثائقيات الحياة البرية؟ أو هل أصابك الارتعاش سابقًا أثناء استخدام تقنيات مماثلة لإعادة عرض اللقطات المثيرة من مباراة ملاكمة؟ إذا كانت الإجابة هي نعم، فبالتأكيد أنك ستُعجَب بالتقدمات التي تحدث في مجال العلوم فائقة السرعة.
قام باحثون من قسم الفيزياء في جامعة أوكسفورد في المملكة المتحدة (بالتعاون مع زملاء من مختبر راذرفورد التطبيقي وجامعة ستراثكلايد)، ولأنول مرة، بإظهار أنه من الممكن توليد نبضات فائقة القصر من الأشعة السينية باستخدام تقنيات موجودة حاليًا، الأمر الذي مجالًا هائلًا من التطبيقات العلمية.
وفي ورقة بحثية جديدة تم نشرها في مجلة التقرير العلمي Scientific Report، تُحَدد كيف يتم بواسطة محاكاة حاسوبية لتقنية تُدعى “تضخيم رامان” إظهار أن ومضات الأشعة السينية الحالية ذات المدة القصيرة (التي تدوم لفترة جزء من الألف من المليار من الثانية) يمكن ضغطها إلى أكثر من ذلك!، وصولًا إلى جزء من الفيمتو-ثانية (جزء من المليون من المليار من الثانية).
ويقول طالب السنة الثانية في الدوكتوراه في جامعة أوكسفورد، والناشر الرئيسي للورقة البحثية جيمس سادلر James Sadler: “تُستَخدم نبضات الأشعة السينية من جهاز ليزر الإلكترونات الحرة، في طرق عديدة مختلفة، من التقنيات الطبية العضوية والعمل على نواقل فائقة، وصولًا إلى أبحاث حول البروتينات وحالات المادة في الكواكب الكثيفة.
ويضيف سادلر: “لقد أظهرنا، عن طريق عمليات المحاكاة التي قمنا بها، أنه من الممكن تقصير طول نبضة من الأشعة السينية بمئة أو بألف مرة أكثر، بالتالي الحصول على ومضات من الضوء أقصر من الوقت التي تستغرقه التفاعلات الكيميائية. وهذا الأمر يمكن أن يكون له تطبيقات مثيرة في نطاق واسع من المجالات العلمية”.
وباستخدام سطور برمجية مكتوبة من قِبَل وارن موري Warren Mori من جامعة كاليفورنيا، والأستاذ لويس سيلفا Luis Silva من المعهد التقني المتفوّق في لشبونة، تم تنفيذ عمليات المحاكاة على الحاسبين الفائقين سكارف SCARF وأرتشر ARCHER في المملكة المتحدة.
وأضاف المحقق المبدئي في المشروع، الأستاذ بيتر نوريس Peter Norreys: “يمكن اعتبار برامج التاريخ الطبيعي التي تُعرَض على التلفاز مشابهًا جيدًا لما نتحدث عنه. فعلى سبيل المثال، عندما ترى طائرًا في خِضَم عملية الطيران بواسطة كاميرا فائقة السرعة، يمكن عندها رؤية كافّة التفاصيل الجميلة التي لا يمكنك رؤيتها باستخدام العين المجردة أو التقنيات التقليدية. وبتقليل طول تلك النبضات من الأشعة السينية بمقدار درجة قياسية أخرى – وذلك بزيادة سرعة الحاجب – يمكننا عندها القيام بعدد من العمليات العلمية بشكل أوضح بكثير”.
تلك العمليات التي يتحدث عنها نوريس تتضمن البعض من أقصر الأحداث في الفيزياء، كحركة الإلكترونات في الذرة. ويقول الباحثون أن المفتاح الأن إظهار تطبيق التقنية في ظروف المختبر.
