عشرة أشياء مستحيلة أصبحت ممكنة بفضل الفيزيائيين

في عالم الفيزياء الغريب، المستحيل دائماً ممكن.

ولكن في الأوقات الحالية، تمكَّن العديد من العلماء من التغلب على العديد من المشاكل وحققوا أكثر من سبق علمي رائع.

10- البرودة الكاسرة للقوانين:

في الماضي، لم يستطع العلماء تبريد الأشياء لأقل من حاجز معين يدعى “الحد الكمي”.

حيث لجعل شيء ما يتجمد، يجب أن يقوم شعاع ليزر بإبطاء ذراته واهتزازاته المنتِجة للحرارة.

ولكنه يمنعها من الوصول للحد الكمي.

ولكن الفيزيائيون صمموا طبلة قطرها حوالي 20 مايكرومتر واستطاعوا تبريد الأجسام لحوالي 360 ميكرو كيلفين متحدّين بذلك الحد الكمي.

والفكرة وراء ذلك هو تقنية ليزر جديدة تقوم بضغط الضوء ليجبر الجسيمات على التحرك في اتجاه واحد وباستقرار أكثر.

وهذا الأمر يقلل الحرارة الناتجة عن تقلبات الليزر نفسها.

9- الضوء الأكثر سطوعاً:

هل تتخيل شدة إضاءة مليون شمس متجمعة؟ هذا ما حققه العلماء في المختبر.

لدرجة أن الضوء تصرف بطريقة غير متوقعة وقام بتغيير شكل الأشياء.

ولفهم ذلك يجب فهم كيف نرى.

في العادة يفقد كل الكترون فوتون واحد في المرة الواحدة.

وعندما تكون الأشياء أكثر لمعاناً لا يتغير شكلها.

ولكن الليزر المستخدم في هذه التجربة سبب تشتيت 1000 فوتون.

وبالتالي هذا العدد جعل الفوتونات تغير الطريقة التي تتصرف بها عندما ترتد من على الاجسام بتغيير اتجاهاتها وطاقتها.

8-الثقب الأسود الجزيئي:

في تجربة قام بها الفيزيائيون وهي بخلق مركب يتصرف كثقب أسود.

حيث أنهم طوروا طريقة تستخدم فيها أشعة إكس والليزر لصعق مركب اليودوميثان.

وتوقعوا أن شعاع الضوء سيزيل الإلكترونات من المركب ويترك مكانها فراغاً.

وهو ما حدث فعلاً.

ولكن الغريب هو أن ذرة اليود بدأت في أكل وشفط الإلكترونات من الذرات المجاورة، وكان ينتج عن ذلك ومضات ضوئية تشبه الانفجار.

وكانت تستمر العملية حتى ينفجر الجزيء كله.

وذرة اليود فقط هي التي تتصرف مثل ذلك.

حيث أن فقدانها لجميع الكتروناتها جعلها تمتلك شحنة موجبة كبيرة لجذب الإلكترونات من المحيط حولها.

7-الهيدروجين المعدني:

يعد الهيدروجين المعدني من أفضل الموصلات الفائقة وكان يمكن الحصول عليه نظرياً بتعريض الهيدروجين الغازي لضغط هائل ليسبب التحول من الحالة الغازية الي الصلبة.

ولكن لم يستطع أحد الوصول إلى هذا الضغط إلا في عام 2017.

حيث قام فريق أمريكي باستخدام خلية ضغط الماس بعد تعديلها لإنتاج ضغط أكبر بمراحل من الضغط الموجود في مركز الأرض وذلك نتيجة استخدام قطعتي ماس مواجهتين لبعضهما وتضغط كل منهما على الأخرى.

6- شريحة كمبيوتر تشبه خلايا الدماغ البشري:

إن الإلكترونيات التقليدية كانت تعتمد على الترنزستور لفتح أو غلق ممرات للتيار الكهربائي وذلك للعبور من خلالها.

ولكن هناك اختراع جديد لشريحة كمبيوتر تحاكي العقل البشري.

فهي تفكر بسرعة عن طريق أشعة ضوئية تتفاعل مع بعضها بطريقة تشبه تفاعلات الأعصاب.

وتتميز هذه الشريحة بصغر حجمها حيث أنها مصنوعة من السيليكون.

تعمل هذه الشريحة عبر دخول الضوء إليها ويتم تحديد المعلومات عن طريق اختلاف شدة الضوء حيث إن كل شدة تقابل معلومة محددة.

5- نوع مستحيل من المادة:

رحبوا معنا بالمادة فائقة الصلابة! لكن هذه المادة ليست صلبة كما يدل اسمها إنما هي تتكون من بلورات صلبة ولكنها تظهر وكأنها سائلة.

قام العلماء السويسريون بتحضير أبرد مادة على وجه الأرض ثم تم وضعها في حجرتين تحتويان مرايا موضوعة قبالة بعضها وشعاع ليزر يمر بها مما يحفز جزيئات المادة على أن ترتب نفسها في بلورة مع حفاظ المادة على سيولتها.

بالإضافة إلى قيام العلماء الأمريكيين باستخدام الليزر لتغيير كثافة ذرات الصوديوم السائل حتى تم ترتيبها في بلورات مع الحفاظ على سيولتها.

4- سائل ذو كتلة سالبة:

في عام 2017 قام العلماء بتصميم مادة تتحرك عكس ناحية القوة التي تدفعها للأمام.

فعندما يتم دفع هذا السائل فإنه يتسارع للخلف على عكس الكتلة الموجبة التي تدفعها فتتسارع للأمام.

استخدم العلماء مكثَّف بور-اينشتين وقاموا بتجميع ذراته في حيز ضيق بجوار بعضها باستخدام الليزر. ثم قامت مجموعة أخرى من الليزر بعمل اضطراب في هذه الذرات.

وعند تحرير هذه الذرات تقوم بالابتعاد عن مركز السائل ولكن مادتنا الجديدة لم تفعل هكذا بل استمرت في المركز لا تعرف أين تذهب.

3- بلورات الزمن:

اقترح هذه الفكرة المجنونة العالم فرانك ويلزك وهو توقع حدوث الحركة في حالة الاستقرار للذرات.

حيث إن الحركة في هذه الحالة مستحيلة نظرياً لعدم توفر الطاقة.

وتكمن الفكرة بقلب بنية البلورات رأساً على عقب فتتحرك في حركة متكررة على فترات متساوية، وهو ما يناقض قوانين الفيزياء.

ولكن بعض الفرق البحثية استطاعت فعلها.

وباستخدام الليزر والمجالات المغناطيسية القوية تم الحصول على بلورات الزمن هذه.

2-مرايا براج:

إن مرآة براج لا تعكس الضوء كثيراً وذلك لصغر حجمها (تتكون من حوالي ألف أو ألفي ذرة) وهي مهمة في الأجهزة الإلكترونية.

وفي عام 2011 قام فريق بحثي ألماني بتصميم المرآة الأكثر عكساً للضوء.

عن طريق صقل شبكة من حوالي عشرة مليون ذرة باستخدام الليزر.

ثم قام أكثر من فريق بتقليل عدد الذرات وإضافتها مع ألياف ضوئية دقيقة وقاموا بزيادة كفاءة المرآة.

1-مغناطيس ثنائي الأبعاد:

نظرياً إن المغناطيس ثنائي الأبعاد سوف يحتفظ بخواصه كما لو كان عادياً ولكن العلماء كانوا يشُكّون في ذلك.

في عام 2017 قام العلماء بتصنيع مغناطيس ثنائي الأبعاد من مركب كيميائي، وهو عبارة عن طبقة من البلورات الرقيقة وله مجال مغناطيسي دائم.

يتعطل هذا المغناطيس عندما يتم إضافة طبقتين من المركب فوق بعضهما.

ولكنه يستعيد خواصه المغناطيسية عند إضافة طبقة ثالثة أو أكثر.

مع العلم أنه لا يعمل في درجة حرارة الغرفة، كما أن الأكسجين يدمر هذا المغناطيس.


  • المترجم: ديفيد فرج
  • المدقق: ماهر الهاشم
  • المصدر

إعداد ديفيد فرج

ديفيد فرج

طالب بمدينة زويل للعلوم والتكنولوجيا .. عاشق للفيزياء وعلوم الكون .. مهتم بالتاريخ وخاصة التاريخ المصري الفرعوني .. محب للموسيقي والفنون ومطلع علي الآداب .. متطوع كعضو (Fundraising) في Enactus zewail city