أنت هنا

خبر صحفي عاجل من معهد ماكس بلانك للبصريات
الكمية ومعهد ميونخ للفوتونيات المتقدمة

sciece covermedبعنوان: زمن التأخير يساوي صفرا، أعلن الباحثون في معامل الفيزياء للزمن المتناهي في الصغر (أتوثانية) التابع لمعهد ماكس بلانك للبصريات الكمية هذا اليوم، 25 من يونيو، 2010، من ألمانيا، أنهم اكتشفوا وجود زمن قصير جدا بين انبعاث الإلكترونات من الذرات وبين تعرضها لنبضات ضوئية. وهذا معناه أنه تم قياس أقصر زمن عرف حتى الآن، وتم نشر الاكتشاف في مجلة العلوم Science.
وتعود تفاصيل الخبر إلى أنه عندما يتم امتصاص الضوء بواسطة الذرات، فإن الإلكترونات التي تدور حول الأنوية، تتعرض للإثارة، وعندما تكون لدى الجسيمات المكونة للضوء (الفوتونات) الطاقة الكافية، فأن الإلكترونات تتحرر تماما من ذراتها. يسمى هذا الأثر: الانبعاث الألكتروني الضوئي، وقد تم شرحه بواسطة العالم الشهير أينشتاين قبل أكثر من مائة عام مضت. وحتى هذه اللحظة فقد كانت الفرضية تقول إن الإلكترونات تبدأ بالحركة بعيدا عن النواة بمجرد ملامسة الفوتونات لها، أي أن الزمن بين وصول النبضة الضوئية (الفوتون) وانبعاث الإلكترون يساوي صفرا. ولكن الفريق العلمي في معامل الفيزياء للزمن المتناهي في الصغر (أتوثانية) التابع لمعهد ماكس بلانك للبصريات الكمية ، والجهات العلمية التابعة له، في أستراليا، واليونان، والمملكة العربية السعودية، قد قاموا باختبار هذه الفرضية حديثا، ليتبين أن هناك فارقا زمنيا قصيرا جدا، يساوي تقريبا 20 أتوثانية (1 أتوثانية تساوي ثانية واحدة مقسومة على 1 وأمامه 18 صفرا)، وهذا يتصادم مع الفرضية السابقة من كون الزمن بين وصول الفوتون وانبعاث الإلكترون يساوي الصفر ثانية. يشار إلى أن مجلة العلوم الأمريكية Science قد وضعت هذا البحث خبر الغلاف لها في العدد الأخير.

ومما له علاقة بالخبر، يشار إلى نشأة ميكانيكا الكم في الفيزياء في القرن الماضي، حيث كانت البداية باكتشاف الظاهرة الكهروضوئية (انبعاث إلكترونات من الذرات عند وقوع الضوء على المعادن). وما زالت هذه الظاهرة – رغم قدمها – تثير شهية الباحثين وتعد من أهم الظواهر العلمية المثيرة في مجال فيزياء الكم، غير أنه حتى اليوم يظن أن الإلكترونات تنبعث فور تلقيها الفوتون بدون أي تأخر زمني. غير أن هذا الاعتقاد قد يتغير بناء على الاكتشاف الذي أشرنا إليه، والذي يؤكد من خلاله الباحثون المشار إليهم، بأن الإلكترونات في المدارات المختلفة للذرات في غاز النيون المثالي، تغادر الذرات بعد زمن قصير جدا ولكن لا يساوي الصفر.

وفي تجربتهم، فقد قام الباحثون بتسليط أشعة ضوئية ليزرية قريبة من الأشعة تحت الحمراء والتي تبلغ  أقل من 4 فيمتوثانية (الفيمتو ثانية زمن قصير يعادل ثانية واحدة مقسومة على 1 وأمامه 15 صفرا) على ذرات غاز النيون، وفي نفس الوقت تم تسليط أشعة أخرى على نفس الذرات من نوع الأشعة فوق البنفسجية والتي تبلغ أقل من 200 أتوثانية، محررين بذلك الإلكترونات من الذرات سواء من المدارات الخارجية 2p أو الداخلية 2s. وباستخدام الأشعتين بالتزامن تمكن الباحثون من قياس الزمن بين ضرب الإلكترونات بالفوتونات وتحرك الإلكترونات بعيدا عن الذرات. وقد أظهرت نتائج التجربة أن الإلكترونات بغض النظر عن موقعها عن الأنوية، قد غادرت الذرات بفارق زمني يقدر بعشرين أتوثانية. وقد عبر الدكتور مارتن شولتز عن ذلك بقوله: يبدو أن الإلكترونات تتردد في اتخاذ قرار المغادرة بمقدار هذا الزمن.

يشار إلى أن الدكتور عبدالله بن محمد الزير، في قسم الفيزياء والفلك، كلية العلوم، جامعة الملك سعود، هو أحد أفراد الفريق البحثي الذي توصل إلى هذا الاكتشاف.

للاطلاع على برنامج التعاون بين قسم الفيزياء ومعهد ماكس بلانك اضغط على هذا الرابط

فريق الباحثين في مجلة العلوم:

 M. Schultze, M. Fieß, N. Karpowicz, J. Gagnon, M. Korbman, M. Hofstetter, S. Neppl, A. L. Cavalieri, Y. Komninos, Th. Mercouris, C. A. Nicolaides, R. Pazourek, S. Nagele, J. Feist, J. Burgdörfer, A. M. Azzeer, R. Ernstorfer, R. Kienberger, U. Kleineberg, E. Goulielmakis, F. Krausz, & V. S. Yakovlev. Delay in Photoemission Science, DOI: 10.1126/science.1189401, 25th June 2010

 

Attoseconds1

 

Attoseconds2