ما هي سرعة الأتوثانية؟

مُنحت جائزة نوبل في الفيزياء لعام 2023 لثلاثة علماء لأبحاثهم حول الأتوثانية، والتي يمكن أن تؤدي إلى طفرات في الإلكترونيات والكيمياء.

حصل العلماء الثلاثة بيير أغوستيني، وفيرينك كراوس، وآن لويلييه على جائزة نوبل في الفيزياء لعام 2023. الصورة: سي إن إن

أعلنت الأكاديمية الملكية السويدية للعلوم أن العلماء بيير أغوستيني (55 عامًا)، وفيرينك كراوس (61 عامًا)، وآن لويلييه (65 عامًا) هم الفائزون بجائزة نوبل في الفيزياء لعام 2023، وذلك لأساليبهم التجريبية التي تساعد في إنشاء نبضات ضوئية أتوثانية لدراسة ديناميكيات الإلكترون في المادة، وذلك في الساعة 4:45 مساءً يوم 3 أكتوبر (بتوقيت هانوي ).

يُتيح عملهم مع الليزر للعلماء أدوات لمراقبة الإلكترونات، وربما حتى التحكم بها. وهذا من شأنه أن يُحدث طفرات في العديد من المجالات، مثل الإلكترونيات والكيمياء.

الأتوثانية هي جزء من مليار جزء من مليار جزء من الثانية. بعبارة أخرى، عدد الأتوثانيات في الثانية الواحدة يعادل عدد الثواني في تاريخ الكون الممتد على مدى 13.8 مليار سنة. ووفقًا لهانز جاكوب فورنر، الباحث في المعهد الفدرالي السويسري للتكنولوجيا (ETH Zurich)، فإن الأتوثانية هي أقصر فترة زمنية يمكن للبشر قياسها مباشرة.

تُعدّ القدرة على العمل ضمن هذا الإطار الزمني أمراً بالغ الأهمية، لأن هذه هي السرعة التي تتحرك بها الإلكترونات - المكونات الأساسية للذرة. على سبيل المثال، يستغرق الإلكترون 150 أتوثانية للدوران حول نواة ذرة الهيدروجين.

هذا يعني أن دراسة الأتوثانية تُمكّن العلماء من الوصول إلى عملية أساسية كانت في السابق بعيدة المنال. فجميع الأجهزة الإلكترونية تتأثر بحركة الإلكترونات، والحد الأقصى الحالي لسرعتها هو النانوثانية، وفقًا لـ وورنر. وإذا ما تم تحويل المعالجات الدقيقة إلى الأتوثانية، فسيصبح من الممكن معالجة المعلومات بسرعة تفوق سرعة المعالجة بمليار مرة.

تتكون الذرة من نواة تتألف من بروتونات ونيوترونات، محاطة بإلكترونات. (صورة: Rost-9D/Getty)

كانت الفيزيائية السويدية ذات الأصل الفرنسي، آن لويلييه، أول من اكتشف أداةً من شأنها أن تفتح آفاق عالم الأتوثانية. تستخدم هذه الأداة أشعة ليزر عالية الطاقة لتوليد نبضات ضوئية في فترات زمنية قصيرة للغاية.

يصف فرانك ليبين، الباحث في المعهد الفرنسي للضوء والمادة والذي سبق له العمل مع لويلييه، هذه الأداة بأنها أشبه بغشاء مصمم خصيصًا للإلكترونات. ويقارنها بعمل اثنين من رواد صناعة الأفلام الفرنسية - الشقيقين أوغست ولويس لوميير - اللذين بنيا مشاهد من خلال التقاط سلسلة من الصور. ووفقًا لجون تيش، أستاذ فيزياء الليزر في إمبريال كوليدج لندن، فهي أشبه بجهاز يُصدر نبضات ضوئية فائقة السرعة يمكن تسليطها على المواد لجمع معلومات حول تفاعلاتها خلال تلك الفترة.

كان الفائزون الثلاثة أمس يحملون الرقم القياسي العالمي لأقصر نبضة ضوئية. ففي عام 2001، تمكن فريق بحثي بقيادة العالم الفرنسي بيير أغوستيني من ابتكار نبضة ضوئية استمرت 250 أتوثانية فقط. وتجاوز فريق لويلييه هذا الرقم القياسي بنبضة استمرت 170 أتوثانية في عام 2003. وفي عام 2008، تمكن الفيزيائي النمساوي المجري فيرينك كراوس من تقليص هذه المدة إلى أقل من النصف بنبضة استمرت 80 أتوثانية.

يحمل فريق بحث وورنر حاليًا الرقم القياسي العالمي في موسوعة غينيس لأقصر نبضة ضوئية، بمدة 43 أتوثانية. ويقدر وورنر أن هذه المدة يمكن تقليصها إلى بضع أتوثوانٍ فقط باستخدام التكنولوجيا الحالية.

يقول الخبراء إن تقنية الأتوثانية لم تنتشر على نطاق واسع بعد، لكن المستقبل يبدو واعدًا. حتى الآن، تمكن العلماء من استخدام الأتوثانية بشكل أساسي لمراقبة الإلكترونات. ووفقًا لـ وورنر، فإن التحكم في الإلكترونات وتوجيه حركتها لا يزال غير ممكن عمليًا، أو أنه بدأ يصبح ممكنًا للتو. وهذا من شأنه أن يجعل الأجهزة الإلكترونية أسرع بكثير، وربما يُحدث ثورة في الكيمياء.

قال ويرنر: "لن نقتصر على ما تفعله الجزيئات بشكل طبيعي، بل سنتمكن من تكييفها وفقًا لاحتياجاتنا". وأضاف أن "كيمياء الذرات" قد تؤدي إلى خلايا شمسية أكثر كفاءة، أو حتى استخدام الطاقة الضوئية لإنتاج وقود نظيف.

ثو ثاو (بحسب وكالة فرانس برس )

رابط المصدر: https://vnexpress.net/atto-giay-nhanh-den-dau-4660582.html