استخدام الإلكترونات للسيطرة على نبضات الليزر القصيرة
قد نحصل قريبًا على نظرة عن كثب على العالم المصغر وعالم الإلكترونات.
طور الباحثون في جامعة لوند (Lund University) وجامعة ولاية لويزيانا الأمريكية (Louisiana State University) أداةً تجعل من الممكن السيطرة على ضوء الأشعة فوق البنفسجية القصوى (وهو بأطوال موجية أقصر بكثير من الضوء المرئي).
تستخدم هذه الطريقة الجديدة نبضات ليزر قوية لتوجيه دفعات قصيرة من الضوء.
عندما يضرب الضوء الإلكترونات يحدث شيء مثير للاهتمام، إنها تبدأ بالتحرك وعندها تعيد بعث الضوء من جديد.
إن بإمكان الإلكترون والذي هو في منتهى الصغر أن يتتبع ذبذبات الضوء السريع بسهولة.
ومع ذلك، يستغرق إعادة بعث الضوء بعض الوقت. وخلال ذلك الوقت يمكن السيطرة على الإلكترون وجعله يبعث الضوء في اتجاه مختلف.
يقول (يوهان موريتسون-Johan Mauritsson):
«هذا يعني أننا سنتمكن من السيطرة على خصائص الضوء، على سبيل المثال: تغيّر اتجاهه، وتغير مدة النبضة، وتقسيم الضوء أو التركيز عليه».
وبما أنه هو وزملاؤه يسيطرون على الإلكترونات عبر نبضة ليزر أخرى، فهل من الممكن التحكم بدقة في التوقيت بين النبضتين وتعيينه بالضبط كما يريدونه؟
يقول يوهان موريتسون، الباحث في مجال العلوم الأتوثانية في جامعة لوند في السويد (أتوثانية هي وحدة زمنية تخضع لنظام الوحدات الدولي وتعادل 10−18 من الثانية): «ما يجعل هذا المجال من البحث مثيرًا للاهتمام جدًا هو أننا ما زلنا لا نعرف بالضبط ماذا يحدث عندما يضرب الضوء مادة ما.
على سبيل المثال، ما هو أول شيء يحدث عندما تضرب أشعة الشمس زهرةَ؟ نحن لا نعرف كل التفاصيل».
ومع ذلك، ليس من الغريب أن العديد من التفاصيل لا تزال غير معروفة إلى حد يومنا هذا.
لا يمكنك تحقيق فترات زمنية أقصر من الوقت الذي يستغرقه الضوء لصنع الذبذبة الواحدة.
هذا يجعل من المستحيل استخدام الضوء المرئي لمتابعة ديناميكية الإلكترون، حيث أن الذبذبة الواحدة تستغرق حوالي 2 فيمتو ثانية، أو 10-15 ثانية.
خلال ذلك الوقت، يدور الإلكترون حول النواة أكثر من 13 مرة.
لذلك نحن بحاجة إلى ضوءٍ يتذبذب بشكل أسرع بكثير، أي ضوءٍ مع أطوال موجية أقصر.
هذه التقنية المستخدمة للسيطرة على الضوء ما زالت جديدة ولا يزال هنالك الكثير لتحسينه فيها.
يقول (صامويل بنغتسون-(Samuel Bengtsoon طالب الدكتوراه في الفيزياء الذرية: «نحن نعمل الآن على تحسين دقة الوقت مع تجارب مختلفة مع ضوء الأشعة البنفسجية القصوى، على سبيل المثال مع ليزر الإلكترونات الحرة.
ومع ذلك، فإن تركيزنا الرئيسي هو على تطوير هذه التقنية حتى نتمكن من معرفة المزيد عن تفاعلات الضوء والإلكترونات، ولكن من يدري، ربما في الخمسين سنة المقبلة قد نستخدم جميعنا البصريات فائقة السرعة في حياتنا اليومية».
المترجم: ليث اديب صليوه
تدقيق سارة عمّار
