دروبليتون

الدروبليتون هوجسيم مُخترَع عبارةٌ عن سلسلةٍ قصيرة العمر من الإلكترونات والشحنات الموجبة المُلقبة بالثقوب. ومثل أشباه الجسيمات، تتصرف الدروبليتونات كجسيمٍ واحد. في جامعة فيليبس بمدينة ماربورج الألمانية وبالتعاون مع معمل الدراسات الأستروفيزيائية بجامعة كولورادو، تمكن الفهماء من صناعة كتلةٍ من الإلكترونات والثقوب أكبر مما تم تصنيعه معمليًا من قبل، طولها 200 نانومتر، وهذا كبير بما يكفي ليُرى عبر ميكروسكوبٍ جيد، وهوما يبلغ جزءًا من خمسين من سماكة شعرةٍ من القطن.

هذه الدروبليتونات تتصرف وفقًا لقواعد فيزياء الكم، هذا يعني حتى الفهماء يستطيعون استكشاف كيفية تفاعل الضوء مع المادة، وهذه العمليةٌ محكومةٌ بقواعد فيزياء الكم أيضًا. ولأن الدروبليتونات طويلةٌ جدًا بمعايير الجسيمات، فبإمكانها أيضًا مساعدة الفيزيائيين في تحديد الحدود الفاصلة بين العالم الكميّ للجسيمات الصغيرة للغاية والعالم الكلاسيكي للمقاييس الإنسانية.

صناعة الدروبليتون

ولتخليق الدروبليتون، أطلق الفريق المكوَّن من عالم الفيزياء بجامعة فيليبس ماكيلوكيرا بالاشتراك مع باحثين من المعمل المشهجر للفيزياء الفلكية بكولورادودفقاتٍ سريعةٍ من أشعة الليزر فائقة القوة على كتلةٍ من مركب زرنخيد الجاليوم.

نفس المادة المستخدمة في صناعة الثنائيات الباعثة للضوء LED. جميع دفقةٍ استمرت أقل من 100 فيمتوثانية (الفيمتوجزء مليون مليار (كوادرليون) جزء من الثانية) وعندما يصطدم الضوء بكتلة زرنيخيد الجاليوم فإن الذرات الناتجة أوالإلكترونات المُثارة ذات الشحنة السالبة التي تتحرك داخل المركب مثل الغاز أوالبلازما تهجر خلفها نقاطًا موجبة الشحنة، هذه النقاط الموجبة هي الثقوب.

صرَّح كيرا في بريد إلكتروني لمجلة لايف ساينس: «بطريقةٍ ما، تُعَدُّ الدروبليتونات جسيماتٍ تتحدد صفاتها بشكلٍ كبيرٍ على البيئة، وهوما يجعلها مثيرةً للغاية، وبالتالي تعمل بأفضل شكلٍ لأن الكيفية التي تتشكل بها الإلكترونات تجعل من السهل إثارتها». وبما حتى الدروبليتون جسيمٌ اصطناعيٌّ يحتوي على عددٍ من الإلكترونات، فهويتصرف كإلكترون ذي حجمٍ هائلٍ. هذه الخاصية تعني أنّ بإمكان الفيزيائيّين تعديل حجم الإلكترون من أجل التجارب.

ثنائي في ثنائي

دونًا عن جميع الجسيمات المكوَّنة من (إلكترون – ثقب) التي تم صناعتها، يُعَدُّ هذا أول جسيمٍ يحتفظ بعددٍ كافٍ من الثنائيات كفيلٍ بأن يشكل قطرةً شبه سائلة. تميل الإلكترونات والثقوب بفضل شحناتهم المتنوعة إلى تشكيل ثنائياتٍ تسمى الإكسيتونات.

هذه الثنائيات مألوفةٌ لأي شخصٍ استخدم الألواح الشمسية والتي توظّف موادّ معينةً لفصل ثنائيات (الإلكترون – ثقب) لتحرير الإلكترونات وتوليد تيارٍ كهربائي. مع ذلك فإن الإكسيتونات المستخدمة في هذه التجربة كانت أكثر نشاطًا إذ تتكتل معًا في مجموعاتٍ كما لوكانوا قطراتٍ من الماء تتشبث ببعضها، عند هذه النقطة توقفت الجسيمات عن كونها ثنائيات من إسكيتوناتٍ وأصبحت دروبليتونات.

المراجع

^ Clara Moskowitz (26 February 2014). "Meet the Dropleton—a "Quantum Droplet" That Acts Like a Liquid". ساينتفك أمريكان. مؤرشف من الأصل فيتسعة فبراير 2019. اطلع عليه بتاريخ 26 فبراير 2014.
^ A. E. Almand-Hunter; H. Li; S. T. Cundiff; M. Mootz; M. Kira & S. W. Koch (26 February 2014). "Quantum droplets of electrons and holes". تخصصر (مجلة). Bibcode:2014Natur.506..471A. doi:10.1038/nature12994. مؤرشف من الأصل في 24 يناير 2020. اطلع عليه بتاريخ 26 فبراير 2014.
^ الدروبليتون الكمي نسخة محفوظة 16 فبراير 2019 على مسقط واي باك مشين.