Page 3 - ktbby.org

‫تتشكل القمة الوسطى في هذه الصور الثلاث‬ ‫المادة العجيبة ‪A Strange Matter‬‬
‫عند تكثف الذرات لتكوين ‪.BEC‬‬
‫�أ�ص��بحت ح��الات الم��ادة الأرب�ع الأكث�ر ش�يو ًعا (الصلب�ة‪،‬‬
‫درجة حرارة العينة‪ ،‬ولكن أش�عة الليزر لن ُتب ّرد العينة إذا لم‬ ‫والس�ائلة‪ ،‬والغازية‪ ،‬والبلازما) مألوف�ة لديك‪ ،‬ولكن هل‬
‫يتم ضبطها بدقة عالية‪.‬‬ ‫علمت أن هناك حالة خامس�ة للمادة؟ َتع َّر ْف تك ّثف بوز ‪-‬‬

‫وعندم�ا ُتضبط أش�عة الليزر عند التر ّدد المناس�ب فإن النتيجة‬ ‫أينشتاين (‪.)BEC‬‬
‫تكون عبارة عن عينة ذراتها باردة ج ًّدا‪.‬‬ ‫م��ا تك ّث��ف ب��وز ‪ -‬أ�ين�ش��تاين؟ إن بداي�ات ‪ BEC‬كان�ت ع�ام‬
‫‪1920‬م من خلال الدراس�ات التي قام بها س�تندراناث بوز‬
‫تحُ فظ هذه الماده المتك ّونة في ح ّي ٍز يحدده شعاع الليزر مع المجال‬ ‫على قوانين فيزياء الك�م التي تخضع لها طاقات الفوتونات‪.‬‬
‫المغناطييس‪ ،‬ولا تحُ ف�ظ في وع�اء م�اد ّي لمن�ع ح�دوث تم�ا ٍّس‬ ‫فق�د ط ّبق أينش�تاين معادلات بوز على ال�ذرات‪ ،‬وأظهرت‬
‫المع�ادلات أن�ه إذا كان�ت درج�ة الح�رارة ل�ذرات معين�ة‬
‫حراري يكسبها حرارة‪.‬‬ ‫منخفض�ة فإن معظ�م الذرات س�تكون في مس�توى الطاقة‬
‫ُتب ّرد هذه العينة عن طريق الليزر إلى درجة حرارة ( ​‪ ​_10_10_ 0_0 K‬‬ ‫الكمي نفس�ه‪ .‬وبتعبير آخر‪ ،‬عند درجات الحرارة المنخفضة‬
‫تقري ًب�ا)‪ ،‬لكنه�ا بذل�ك ل�ن تكون ب�اردة بما يكف�ي لتكوين‬ ‫ج ًّدا تهبط الذرات التي تحتل مس�تويات مختلفة للطاقة فجأة‬
‫‪BEC‬؛ لذا يس�تخدم العلماء التبريد بالتبخير لإنجاز الخطوة‬ ‫إلى أقل مستوى ممكن للطاقة‪ .‬وعند درجات الحرارة هذه ‪-‬‬
‫والتي لا توج�د في الطبيعة‪ ،‬ولكن يمكن إيجادها في المختبر‬
‫النهائي�ة للوصول إلى درج�ة الحرارة المطلوب�ة‪ .‬وتتم عملية‬ ‫باس�تخدام تقنية متقدمة ج� ًّدا ‪ -‬لا يمكن التمييز بين ذرات‬

‫التبريد بالتبخير كالآتي‪:‬‬ ‫‪ BEC‬كما تكون مواقعها متماثلة‪.‬‬
‫كيف ن�ش أ�ت ‪BEC‬؟ تمكن العالمان إيرك كورنيل وكارل وايمن‬
‫يت�م احتجاز ال�ذرات في وعاء ثم يطبق عليه مجال مغناطيسي‬ ‫م�ن التوصل إلى أول حال�ة ‪ BEC‬في ع�ام ‪1995‬م‪ ،‬ولإيجاد‬
‫قوي جد ًا‪ ،‬يؤثر هذا المجال عليها بقوة فيسمح للذرات ذات‬ ‫‪ BEC‬اس�تخدم العالم�ان ذرات عنرص الروبيدي�وم‪ .‬وكان‬
‫عليهما أن يق�ررا كيفية تبريد هذه ال�ذرات إلى درجة حرارة‬
‫الطاق�ة الأعلى بالانطلاق تاركة ال�ذرات ذات الطاقة المتدنية‬ ‫أخفض من أي درجة تم الوصول إليها حتى تلك اللحظة‪.‬‬
‫جد ًا‪ ،‬وهذه هي الذرات التي تتكثف فجأة لتكوين ‪.BEC‬‬ ‫وق�د تنده�ش عندم�ا تعل�م أن إح�دى الخط�وات المهم�ة‬
‫للوص�ول إلى درجات ح�رارة منخفضة ج ًّدا هي اس�تخدام‬
‫التو�سع‬ ‫أش�عة اللي�زر لتبري�د ذرات الروبيديوم‪ .‬يمك�ن لليزر صهر‬
‫الفل�ز‪ ،‬ويمكن�ه أي ًض�ا تبري�د عين�ة م�ن ال�ذرات إذا ُضبط؛‬
‫‪ .1‬ق�� ِّوم ال�ص��عوبات الت��ي يمك��ن �أن تواجه العلم��اء للتغلب على‬ ‫لك�ي ترتد فوتوناته ع�ن الذرات‪ ،‬وفي هذه الحالة س�تحمل‬
‫إ�يجاد تطبيقات لحالة ‪.BEC‬‬ ‫الفوتون�ات جز ًءا م�ن طاقة الذرات ممّا ي�ؤدي إلى انخفاض‬

‫‪ .2‬قارن هل عملية التبريد بالتبخير التي تو ِجد حالة ‪ BEC‬هي‬
‫العملية نف�س��ها التي ت�س��اعدك على الحفاظ على برودتك في‬

‫يوم حار؟ و�ضح ذلك‬

‫‪208‬‬