خلق فوتونات من العدم

علماء يخلقون فوتونات حقيقية من الفوتونات الافتراضية

الفكرة هنا هي مبدأ أساسي بميكانيك الكم، أنه يمكن للجسيمات أن تعير جسيمات أخرى الطاقة، بشرط عودة الطاقة لهذه الجسيمات، و هذا المبدأ هو ما تم اعتماده من أجل تفسير حالة “الفراغ”.
الفراغ المثالي هو شيئ يستحيل تحقيقه عملياً ، اوعلى الأقل من الناحية النظرية. فكما يعلم أي شخص لديه اهتمام بسيط يفيزياء الكم ، فان الفراغ مليئ بمختلف أنواع الجزيئات التي تتقلب الى الوجود وتخرج منه. هذه الجسيمات الافتراضية ” كانت محط اهتمام العالم “كريستوفر ويلسون”. الذي كان يعمل مع فريقه في جامعة تشالمرز للتكنولوجيا في السويد ، وقد نجح ويلسون في انتاج فوتونات حقيقية من هذه الفوتونات الافتراضية. وهذا ما يعني بحسب تعبير “لايمن”، أنهم تمكنوا من خلق ضوء قياسي … من العدم.
خلق الضوء من “لا شيء” ليست فكرة جديدة – في الواقع يعود تاريخها الى عام 1970 عندما تنبأ عالم الفيزياء “جيرالد مور” المحترم بالامكانية تحقيقها ومع ذلك , فهذه هي المرة الأولى التي يتم فيها ملاحظة هذا الشيئ.

هذا التأثير يعرف باسم تأثير “كازيمير”. يمكن برهنة تأثير كازيمير الثابت من خلال وضع اثنين من المرايا على حد سواء متوازية وقريبة من بعضها البعض. إذا كانت الفجوة أصغر من الطول الموجي للجسيمات الافتراضية يمكننا عندئذ أن نتوقع رؤية المرايا تُدفَعُ معاً مثلما يتم استبعاد الجسيمات الافتراضية. ونحن نعلم أن هذا صحيح، وقد تمت رؤية ذلك من قبل.
أما بالنسبة لتأثير كازيمير الديناميكي فهو أصعب نوعا ما , لأنه ينطوي على تحريك تلك المرايا عبر الفضاء بسرعات نسبية. عند السرعات الأبطأ فانه من السهل بما فيه الكفاية على الجسيمات الافتراضية التكيف والبقاء متقرنة ببعضها البعض الى ان تختفي. أما عند السرعات العالية، ، فيتم فصل الأزواج، وبالتالي لا تختفي تماما، لكنها عوضا عن ذلك تصبح فوتونات حقيقية وتؤدي الى اشعاع المرآة بالضوء.
حتى الآن المشكلة كانت دائما جعل المرآة تتحرك بسرعة كافية لإنتاج التأثير المطلوب. عندما نقول بسرعة، فنحن نعني نسبة مئوية من سرعة الضوء.

ويوضح “بير دلسنج” ، أستاذ الفيزياء التجريبية في تشالمرز : ” بما أنه من غير الممكن جعل مرآة تتحرك بسرعة كافية، فقد قمنا بتطوير طريقة أخرى لاحداث نفس التأثير”،. ويضيف : “بدلا من تغيير المسافة المادية الى المرآة، قمنا بتغيير المسافة الكهربائية الى تماس كهربائي (short circuit) حيث يعمل كمرآة لأفران ميكروويف.”
لتحقيق هذا الهدف, تم استخدام ما يسمى ب ” “سكويد” المبهج (الجهاز الكمي التداخلي الفائق التوصيل) المدعوم من مجالات مغناطيسية تفوف 100 ميكرومتر، وكان الجهاز قادرا على إنتاج سرعة كافية للسفر توازي ربع سرعة الضوء خلال مسافة نانومترا واحدا.
حتى الآن لا يملك العلماء فكرة واضحة عم يجب فعله بالنتائج ، ولكن من المتوقع أنه سبكون لها أهمية خاصة بالنسبة للذين يعملون في مجال بحوث معلومات الكم ، والتي تتضمن تطوير أجهزة كمبيوتر كمية.

في الصورة :
الفوتونات الافتراضية ترتد على ‘مرآة’ تهتز بسرعة تقارب سرعة الضوء. المرآة المستديرة في الصورة هي “رمز”، وتحتها العناصر الإلكترونية الكمية (المشار إليها باسم “سكويد”)، والتي تعمل كمرآة. هذا يجعل الفوتونات الحقيقية تظهر (بشكل أزواج) في الفراغ.

ترجمة: إليو خوري

المصدر:
http://www.gizmag.com/scientists-create-real-protons-from-virtual-ones/20689