ينشئ الفيزيائيون إعصارًا دائريًا من الهيليوم باستخدام أول شعاع دوامة ذري على الإطلاق

ابتكر الفيزيائيون أول حزمة دوامة ذرية على الإطلاق – إعصار دوامي من الذرات والجزيئات بخصائص غامضة لم يتم فهمها بعد.

من خلال إرسال حزمة مستقيمة من ذرات الهيليوم عبر شبكة ذات فتحات صغيرة ، تمكن العلماء من استخدام القواعد الغريبة لميكانيكا الكم لتحويل الحزمة إلى دوامة دوامة.

إن الاندفاع الإضافي الذي يوفره دوران الحزمة ، والذي يسمى الزخم الزاوي المداري ، يمنحه اتجاهًا جديدًا للتحرك فيه ، مما يمكّنه من التصرف بطرق لم يتنبأ بها الباحثون بعد.

على سبيل المثال ، يعتقدون أن دوران الذرات يمكن أن يضيف أبعادًا مغناطيسية إضافية إلى الحزمة ، إلى جانب تأثيرات أخرى غير متوقعة ، بسبب الإلكترونات والنواة داخل دوامة الذرات المتصاعدة التي تدور بسرعات مختلفة.

الموضوعات ذات الصلة: أكبر 18 ألغازًا لم تُحل في الفيزياء

“أحد الاحتمالات هو أن هذا يمكن أن يغير أيضًا العزم المغناطيسي للذرة” ، أو المغناطيسية الجوهرية للجسيم الذي يجعله يتصرف مثل مغناطيس قضيب صغير ، كما قال المؤلف المشارك في الدراسة ، يائير سيغيف ، عالم الفيزياء في جامعة كاليفورنيا ، بيركلي. ، لـ Live Science.

في الصورة الكلاسيكية المبسطة للذرة ، تدور الإلكترونات سالبة الشحنة حول نواة ذرية موجبة الشحنة. في وجهة النظر هذه ، قال سيغيف أنه بينما تدور الذرات ككل ، فإن الإلكترونات الموجودة داخل الدوامة ستدور بسرعة أكبر من النوى “، مما يخلق تناقضات مختلفة [electrical] التيارات “أثناء تحريفها.

يمكن أن ينتج عن هذا ، وفقًا لقانون الحث المغناطيسي الشهير الذي حدده مايكل فاراداي ، جميع أنواع التأثيرات المغناطيسية الجديدة ، مثل اللحظات المغناطيسية التي تشير عبر مركز الحزمة وخارج الذرات نفسها ، إلى جانب المزيد من التأثيرات التي لا يمكنهم التنبؤ بها. .

أنشأ الباحثون الحزمة عن طريق إرسال ذرات الهيليوم عبر شبكة من الشقوق الصغيرة التي يبلغ قطر كل منها 600 نانومتر فقط.

في عالم ميكانيكا الكم – مجموعة القواعد التي تحكم عالم الأشياء الصغيرة جدًا – يمكن للذرات أن تتصرف مثل الجسيمات والموجات الصغيرة ؛ على هذا النحو ، انحرف شعاع ذرات الهيليوم الشبيهة بالموجات عبر الشبكة ، وانحني كثيرًا لدرجة أنها ظهرت كدوامة تشق طريقها عبر الفضاء.

وصلت الذرات الملتفة بعد ذلك إلى كاشف ، أظهر حزمًا متعددة – انحرفت إلى نطاقات مختلفة لتتفاوت الزخم الزاوي – مثل حلقات صغيرة تشبه الدونات المطبوعة عبرها.

اكتشف العلماء أيضًا حلقات دائرية أصغر حجمًا وأكثر إشراقًا مثبتة داخل الدوامات الثلاث المركزية. هذه هي العلامات الواضحة لمركبات الهيليوم – جزيء يتشكل عندما تلتصق ذرة هيليوم متحمسة بقوة بذرة هيليوم أخرى. (عادةً ما يكون الهيليوم غازًا نبيلًا ولا يرتبط بأي شيء).

قال سيغيف إن الزخم الزاوي المداري الذي يُعطى للذرات داخل الحزمة الحلزونية يغير أيضًا “قواعد الاختيار” الميكانيكية الكمومية التي تحدد كيفية تفاعل الذرات الملتفة مع الجسيمات الأخرى. بعد ذلك ، سيقوم الباحثون بتحطيم حزم الهيليوم الخاصة بهم في الفوتونات والإلكترونات وذرات العناصر إلى جانب الهيليوم لمعرفة كيف يمكن أن تتصرف.

إذا كان شعاعها الدوار يعمل بالفعل بشكل مختلف ، فقد يصبح مرشحًا مثاليًا لنوع جديد من المجهر يمكنه التعمق في التفاصيل غير المكتشفة على المستوى دون الذري. يمكن للشعاع ، وفقًا لسيغيف ، أن يعطينا مزيدًا من المعلومات حول بعض الأسطح عن طريق تغيير الصورة المطبوعة على ذرات الحزمة المرتدة عنها.

قال سيغيف: “أعتقد أنه كما هو الحال غالبًا في العلم ، ليست قفزة في القدرة تؤدي إلى شيء جديد ، بل تغيير في المنظور”.

نشر الباحثون النتائج التي توصلوا إليها في 3 سبتمبر في المجلة علم.

محتوى ذو صلة:

أكبر 11 سؤالا بدون إجابة حول المادة المظلمة

8 طرق يمكنك من خلالها رؤية نظرية النسبية لأينشتاين في الحياة الواقعية

18 مرة فجرت الجسيمات الكمومية أذهاننا

تم نشر هذه المقالة في الأصل بواسطة Live Science. اقرأ المقال الأصلي هنا.

التعليقات

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *