شارك
الرئيسيةما هي الأتو ثانية؟
هي وحدة زمنية مستخدمة في الفيزياء، وتُعد الأتو ثانية مدة قصيرة لدرجة أن عددها في الثانية الواحدة هو عدد الثواني نفسه الذي انقضى منذ ظهور الكون قبل 13.8 مليار سنة، ولزيادة فهمنا للموضوع، يستغرق وصول الضوء الذي تشعله في طرف غرفة متوسطة الحجم للوصول إلى جدارها المقابل نحو عشرة مليارات أتو ثانية.
وتساوي مدة الأتو ثانية بدقة 10 قوة ناقص 18 من الثانية أو كوينتيليون من الثانية الواحدة.
لماذا حازت أبحاث الأتو ثانية جائزة نوبل عام 2023؟
تمكننا تجارب الأتو ثانية الفيزيائية التي أجراها الفائزون بجائزة نوبل عام 2023، من توليد ومضات قصيرة من الضوء بما يكفي لالتقاط صور لحركات الإلكترونات السريعة للغاية، وهذا الإنجاز سيدفع عجلة الفيزياء والكيمياء الكمومية والمجالات العلمية كافة شوطاً كبيراً نحو الأمام.
ما المكونات التي نحتاج إليها لإجراء الأبحاث من رتبة الأتو ثانية؟
لكي نستطيع القيام بأبحاث من رتبة أتو ثانية وملاحظة الظواهر فائقة السرعة، نحتاج إلى ما يلي:
- جهاز تصوير فوتوغرافي متطور.
- مصدر إضاءة قوية وسريعة، ويحققه عادةً نوع من الليزر.
- جهاز لتسجيل نتيجة التصوير ومعالجتها وتخزينها.
لماذا كان بحث العالم أحمد زويل الذي حاز جائزة نوبل أساسياً لأبحاث الأتو ثانية؟
تعد أبحاث العالم المصري أحمد زويل التي حصل عنها على جائزة نوبل في الكيمياء 1999 محورية لتطوير أبحاث الأتو ثانية، إذ استطاع زويل ابتكار ميكروسكوب لتصوير التفاعلات الكيميائية ورصد حركة الجزيئات من خلال استخدام ومضات الليزر من رتبة الفيمتو ثانية، ويعتبر البحث الذي نال جائزة نوبل في الفيزياء 2023 استكمالاً أعمق لعلمه، إذ أصبح بالإمكان تصوير الذرات والإلكترونات برتبة زمنية أقصر.
كيف تمكنت آن لويلير من إنتاج نبضات ليزر من مرتبة الأتوثانية؟
استطاعت الفيزيائية آن لولييه عام 1987 مع زملائها بفرنسا إنتاج نبضات أشعة ليزر تحت حمراء عابرة لغاز خامل، وتسبب تمرير الليزر عبر الغاز الخامل توليد أطوال موجية أقصر من التجارب السابقة، ومن ثَمَّ تم تطوير هذه التقنية في التسعينيات للوصول لاحقاً إلى رتبة الأتو ثانية.
ما التطبيقات المحتملة لأبحاث الأتو ثانية؟
وفقاً للجنة جائزة نوبل، يمكن استخدام أبحاث الأتو ثانية في التطبيقات التالية:
- إجراء الاختبارات الذرية على المواد.
- التعرف على حركة الذرات والجسيمات دون الذرية.
- استكشاف البنية الفيزيائية التفصيلية للذرات والجزيئات.
- تطوير مجال الإلكترونيات.
- التطور في المجال الطبي.
- تحديد البصمات الجزيئية للذرات، ولهذا تطبيقات فرعية طبية وفيزيائية لا تحصى.
- إنتاج خلايا شمسية أكثر كفاءة.
مَن هم المؤسسون لأبحاث الأتو ثانية؟
يُعد الباحثون بيير أغوستيني وفيرينك كروسز وآن لولييه المؤسسين لمجال الأبحاث من رتبة الأتو ثانية، من خلال مساهماتهم المشتركة في إنشاء نبضات قصيرة للغاية من الضوء تسمح بدراسة الذرات والجزيئات، وتم تكريمهم من خلال منحهم جائزة نوبل للفيزياء عام 2023.
كيف يمكن فهم تأثير التقاط الصور برتبة الأتو ثانية؟
لتبسيط فهم الأبحاث بمجال الأتو ثانية، يمكنك تشبيهها بشريط الأفلام الذي يدور حول البكرة ويتألف من آلاف الصور الفردية المتتالية التي تظهر عند عرضها بسرعة كأنها فيديو متواصل، وبالوقت ذاته نستطيع التقاط صور فردية للذرات والإلكترونات برتبة الأتو ثانية من خلال تواتر الظلمة والإضاءة بأن ندرس سلوكها بشكلٍ تفصلي ومستمر ببُعدٍ تحت ذري.