بتوقيت بيروت - 10/7/2025 3:37:16 PM - GMT (+2 )
2025 جائزة نوبل في الفيزياء مُنحت لثلاثي من الباحثين لاكتشافها ميكانيكا الكم على نطاق جديد تمامًا – واحد كبير بما يكفي للاحتفاظ في يدك.
جون كلارك من جامعة كاليفورنيا ، بيركلي ، ميشيل هـ جامعة ييل وجامعة كاليفورنيا ، سانتا باربرا ، و جون م. مارتينيس من جامعة كاليفورنيا ، سانتا باربرا ، حصلت على الجائزة المرموقة “لاكتشاف النفق الميكانيكي الكمومي العياني وكمية الطاقة في دائرة كهربائية.”
وقال كلارك عبر الهاتف “بعبارة معتدل ، كانت مفاجأة حياتي”. في مؤتمر صحفي. “أنا مندهش تمامًا ، بالطبع. لم يحدث لي أبدًا بأي طريقة قد يكون هذا أساس جائزة نوبل.”
وقال إن اكتشافه (الذي يكمن وراء الرقائق الدقيقة المتقدمة الموجودة في العديد من التقنيات الحديثة ، بما في ذلك الهواتف الذكية) يستخدم لمزيد من تطوير أجهزة الكمبيوتر الكمومية.
أجرى كلارك ، ديفوريت ومارتينيس تجارب التي تمكنوا فيها من إظهار نفق ميكانيكي الكم ومستويات الطاقة الكمية في الدائرة الكهربائية “كبيرة بما يكفي للاحتفاظ في يدك” ، وفقًا ل إفادة أصدرت من قبل الأكاديمية السويدية الملكية للعلوم.
يمكّن النفق الكمومي الجسيمات من المرور عبر حواجز لا تبدو غير سالكة. هذا لأنه في جزيئات الفيزياء الكمومية موجودة ككل الموجات والجزيئات في وقت واحد ؛ هذه الأمواج هي الاحتمالات المتوقعة للجسيم الموجود في مساحة معينة.
يشبه إلى حد كبير الموجة التي تحطمت ضد الفخذ في البحر موجة أصغر تنتشر على الجانب الآخر ، فإن الجسيمات الموجودة كأمواج لها أيضًا بعض احتمال وجودها في الجانب الآخر من الحاجز. هذه القدرة التي تسمح للإلكترونات بالقفز بين الطبقات المادية التي قد تكون غير سالكة ، على الأقل وفقًا للقوانين الفيزيائية على نطاق واسع.
قبل اكتشاف الباحثين ، لوحظ أنفاق الكم في جزيئات فردية ، لكن الفيزيائيون سرعان ما تساءلوا عما إذا كان بإمكان جسيمات متعددة النفق في وقت واحد. إحدى الطرق التي يمكن بها القيام بذلك هي جعل المواد باردة للغاية ، وتحويلها إلى موصلات فائقة عن طريق دفع الإلكترونات إلى ربط ما يسمى “ما يسمى”أزواج كوبر”
تتبع أزواج Cooper القواعد الميكانيكية الكمومية المختلفة عن تلك الموجودة في الإلكترونات الوحيدة. بدلاً من التراص على بعضها البعض لتشكيل قذائف الطاقة ، فإنها تتصرف مثل جزيئات الضوء ، أو الفوتونات ، والتي يمكن أن يشغل عدد لا حصر له نفس النقطة في الفضاء في نفس الوقت. إذا تم إنشاء ما يكفي من أزواج Cooper هذه في جميع أنحاء مادة ، فإنها تصبح فائقة الفائقة ، تتدفق دون أي فقدان للطاقة من المقاومة الكهربائية.
لجعل اكتشافهم ، قام الباحثون بتفكيك موصلين فائقين بين حاجز عزل رفيع – إنشاء إعداد تجريبي يعرف باسم Josephson Junction. من خلال العمل معًا في منتصف الثمانينيات ، قام العلماء بفحص تقاطع جوزيفسون الخاص بهم من التداخل قبل إطعام تيار كهربائي ضعيف فيه.
في البداية كان الجهد عبر هذه الدائرة صفرًا ، مما يشير إلى أنه لا يوجد تيار يتدفق عبر الحاجز. لكن تكرار تجربتهم عدة مرات ، سرعان ما وجد الباحثون أن الجهد ظهر عبر الجهاز في نقاط مختلفة في الوقت المناسب. أظهر هذا أن الإلكترونات كانت بالفعل نفقًا عبر النظام ، حيث تعمل كجسيم واحد واسع النطاق.
أظهرت إلكترونات إطلاق أفران الميكروويف التي تم امتصاصها من قبل الإلكترونات أنه على الرغم من أن حالتها الجماعية العيانية ، إلا أن الإلكترونات المقترنة بـ Cooper لديها مستويات طاقة منفصلة وكمية.
كان لهذا الاكتشاف عدد من التطبيقات العملية في الفيزياء وخارجها. يشار إلى النظام الجماعي على أنه ذرة اصطناعية ، تم من خلالها تطوير العديد من التجارب والتقنيات الكمومية.
“إنه لأمر رائع أن تكون قادرًا على الاحتفال بالطريقة التي تقدم بها ميكانيكا الكم التي تعود إلى قرن من الزمان مفاجآت جديدة ،” أوللي إريكسونوقال رئيس لجنة نوبل للفيزياء ، في البيان. “إنها أيضًا مفيدة للغاية ، حيث أن ميكانيكا الكم هي أساس جميع التكنولوجيا الرقمية.”
إقرأ المزيد