في إنجاز بحثي جديد ولأول مرة فريق علمي يشاهد تحرك إلكترونات الذرّة في الزمن الحقيقي

Abstract

استطاع باحثون ولأول مرة مشاهدة ما يحدث من السلوك الميكانيكي الكمي لغاز نوبل بمجرد إخراج أحد إلكتروناته من مداره ، وذلك باستخدام نبضات ضوئية لا يزيد زمن بقائها على 100 أوتوثانية تقريباً، حيث نجحوا في مشاهدة حركة سحابة الإلكترون مع الزمن عندما يتم إخراج أحد الإلكترونات من مداره بواسطة نبضات من الضوء. وضم الفريق البحثي البروفيسور فيرنس كراوس من معمل الفيزياء للزمن المتناهي في الصغر (الأوتوثانية) في معهد ماكس بلانك للبصريات الكمّية ، بالتعاون مع الدكتور عبد الله الزير من جامعة الملك سعود، ومختبر أرجون الوطني في كاليفورنيا , بيركلي , و جامعة لاودنق ماكسميلان في ميونخ - الولايات المتحدة الأمريكية ، حيث تم نشر هذا الاكتشاف في مجلة (nature) بعددها الصادر في 5 أغسطس 2010م . التي تصدر عن مجموعة الطبيعة التابعة لدار ماكميلان للنشر وأبرزته على غلافها إلى مشاهدة تحرك إلكترونات الذرّة في الزمن الحقيقي للمرة الأولى على الإطلاق في إنجاز عالمي غير مسبوق. وتعتبر مجلة الطبيعة (النيشر) إحدى المجلات العلمية الأكثر شهرة في العالم وذات التصنيف الأكثر مرجعية من مجلات العلوم متعددة التخصصات نظرا للقيود الصارمة المفروضة على المقالات المنشورة بها، ومجلة الطبيعة تنشر مقالات البحوث العلمية الأصيلة التي تحقق تقدما كبيرا في أي فرع من فروع العلم يشاركها في المنافسة مجلة العلوم (الساينس). ويتعلق هذا الاكتشاف بدراسة الجسيمات الكمية، مثل الإلكترونات، سريعة التأثر والمحكومة بقوانين ميكانيكا الكم والتي لا تزيد مدة حركتها في مدارها داخل الذرة على جزء من الأوتوثانية (الأوتوثانية تساوي جزءا من مليون بليون من الثانية). فطبيعة عمل هذه الجسيمات الأولية داخل محيط الذرة يعتريه – حالياً - الكثير من الغموض ، واتضح أنه لا يمكن تحديد كمية حركة جسيم ما ومكانه معاً في الوقت نفسه ، ولهذا توصف حركة هذه الجسيمات في ميكانيكا الكم بواسطة سحابة تدعى كثافة الاحتمال للجسيمات. وبذلك تمكن الفريق البحثي العالمي من المشاهدة المباشرة والتصوير الافتراضي لهذا الخفقان بواسطة نبضة ضوئية أخرى في مدى الفوق- بنفسجي لا يتعدى زمن بقائها 150 أوتوثانية. ووجد من ذلك، أن موضع الفجوة داخل الأيون، أو بمعنى آخر موضع الشحنة الموجبة، تتحرك ذهاباً وإياباً بين تمدد وانقباض في الشكل وبزمن دوري قريب من ستة آلاف أتوثانية. ويشرح قائد البحث في معهد ماكس بلانك الدكتور إليفثيريوس قوليلماكس أنه بهذه الطريقة تمكنا، ولأول مرة على الإطلاق ، من النجاح في مشاهدة حركة توزيع الشحنة داخل الذرة مباشرة. وقد نوه الدكتور عبدالله الزير من قسم الفيزياء بجامعة الملك سعود والمشارك في البحث بأن تجاربنا هذه أعطت عرضاً فريداً من نوعه بزمن حقيقي للعالم المتناهي الصغر. وأضاف الدكتور الزير بأن هذا الإنجاز البحثي العالمي سوف يسجل باسم الوطن ممثلا بجامعة الملك سعود , مشيراً إلى إن ما توصل له الباحثون في معمل الفيزياء للزمن المتناهي في الصغر ( الأوتوثانية) من نتائج يساعد على فهم حركة الإلكترونات خارج نواة الذرة . وقال إن هذا النوع من الحركة في جزء من الثانية في أكثر الأنظمة (الجزيئية) المعقدة هي المسؤولة أساسا عن سلسلة من العمليات البيولوجية والكيميائية وبالتالي فإن الفهم العميق لهذه الحركة يمكن أن يؤدي في المستقبل إلى فهم أفضل للأصول المجهرية من الأمراض المستعصية حاليا بالإضافة إلى تسريع معالجة البيانات الإلكترونية والوصول إلى الحد الأقصى في الإلكترونيات. وختم الدكتور عبدالله الزير بمناسبة هذا الاكتشاف العلمي قائلاً لا شك أن مشاركة الفريق العلمي ساعد على الاستفادة من إنشاء المعمل عن بعد والاستفادة من البيئة المتوفرة في معهد ماكس بلانك للبصريات الكمية ، من تميز علمي وبنية تحتية ملائمة وظروف مناسبة للتجارب أدت إلى هذا الاكتشاف وغيرها سيتم إعلانها لاحقا إن شاء الله وأن نشر هذه النتائج في مجلة مرموقة عالميا إنما يتجاوزه إلى إبراز الوطن ، على أصعدة البحث العلمي العالمية. واضاف : تأتي مشاركة جامعة الملك سعود في هذا الإنجاز العلمي تفعيلاً لبرنامج التوأمة العلمية العالمية الهادف - كما جاء على لسان معالي الدكتور عبدالله العثمان مدير الجامعة – إلى عقد شراكات علمية مع الجامعات والمعاهد ومراكز البحث العالمية الرائدة في المجالات العلمية والتقنية للارتقاء بالمخرجات العلمية للجامعة إلى المستويات الدولية ، تحقيقا للرؤية الحكيمة التي ينطلق منها سيدي خادم الحرمين الشريفين وسمو ولي عهده الأمين وسمو نائبه الثاني يحفظهم الله للنهضة بالوطن والارتقاء بعلومه وتقنيته إلى مستوى العالم المتقدم.