هناك لحظات في العلم تصبح فيها الحركة نفسها سؤالًا. ليس عن مدى سرعة حركة شيء ما، ولكن عما إذا كانت الحركة يمكن أن تنتهي حقًا. مثل الدوامة التي تفقد الطاقة تدريجيًا، يبدو أن الكون يقاوم السكون - ومع ذلك، يواصل الفيزيائيون مطاردة تلك الحدود الهادئة حيث تتلاشى الحركة إلى عدم اليقين الكمومي.
في اختراق حديث، نجح الباحثون في تبريد والتحكم في الجزيئات النانوية الدوارة للاقتراب مما يُعرف بحالتها الأساسية الكمومية. كانت هذه الجزيئات، التي هي أصغر بكثير من حبة غبار، تدور سابقًا بطاقة قابلة للقياس. الآن، تتعطل عند العتبة التي تبدأ فيها الفيزياء الكلاسيكية في الذوبان إلى سلوك كمومي.
اعتمدت التجربة على أدوات دقيقة تشعر وكأنها شعرية في هشاشتها - الليزر المستخدم ليس للحرق أو القطع، ولكن لتقييد وتبريد بلطف. من خلال تقنيات الحبس الضوئي، علق العلماء الجزيئات النانوية في فراغ شبه مثالي، معزولين عن الاضطرابات الخارجية التي قد تعطل حركتهم.
بينما تباطأت الجزيئات، انخفضت طاقتها الدورانية. لكن على عكس الأشياء اليومية، لا تتوقف هذه الجزيئات النانوية ببساطة. بدلاً من ذلك، تقترب من حد محدد بواسطة الميكانيكا الكمومية، حيث يحكم عدم اليقين السلوك. عند هذه الحدود، حتى فكرة "السكون" تصبح غير واضحة.
تمتد الآثار إلى ما هو أبعد من الفضول. يمكن أن يفتح فهم الحالات الكمومية الدورانية أبوابًا لتقنيات استشعار جديدة. قد تقيس أجهزة الكشف فائقة الحساسية المستندة إلى هذه المبادئ يومًا ما القوى أو الحقول بدقة غير مسبوقة.
تساهم هذه الأعمال أيضًا في سؤال فلسفي أعمق: أين تنتهي العالم الكلاسيكي وأين يبدأ العالم الكمومي؟ من خلال التلاعب بالحركة على مثل هذه المقاييس الصغيرة، يبني العلماء فعليًا جسرًا بين عالمين من الفيزياء نادرًا ما يلتقيان بوضوح.
ومع ذلك، تبقى التحديات كبيرة. يتطلب الحفاظ على الاستقرار في هذه التجارب ظروفًا قصوى - فراغ فائق الارتفاع، والتحكم الدقيق في درجة الحرارة، والعزل عن الاهتزازات. حتى أدنى اضطراب يمكن أن يعيد إدخال حركة غير مرغوب فيها.
ومع ذلك، يستمر التقدم بثبات. كل تحسين يقرب الباحثين من السيطرة الكمومية الكاملة على الحالات الدورانية. يمكن أن تمكن هذه السيطرة من تجارب جديدة في المعلومات الكمومية، حيث تعمل درجات الحرية الدورانية كحاملات للبيانات.
بشكل أوسع، تعكس التجربة افتتان البشرية المستمر بالحدود. سواء كانت سرعة أو درجة حرارة أو حركة، غالبًا ما يتقدم العلم من خلال الاقتراب من الحدود التي كانت تبدو يومًا ما غير قابلة للوصول.
وهكذا، فإن الجزيء الدوار - الذي كان في حركة مستمرة - الآن يتأرجح عند حافة السكون. ليس متوقفًا تمامًا، ولكن لم يعد يتحرك حقًا، يذكرنا بأن حتى الصمت في الكون نادرًا ما يكون مطلقًا.
تنبيه صورة الذكاء الاصطناعي الصور في هذه المقالة هي رسومات تم إنشاؤها بواسطة الذكاء الاصطناعي، تهدف فقط إلى المفهوم.
تحقق من المصدر Nature Science Magazine MIT Technology Review Physical Review Letters New Scientist