اكتشاف جسيمات فيرمون ويل عديمة الكتلة سيحدث ثورة في عالم الإلكترونيات - ساسة بوست

منذ 1 دقيقه، 30 اغسطس,2015

من الممكن نظريًا لهذه الجسيمات ان تحمل شحنات اسرع 1,000 مره من الالكترونات الاعتياديه.

بعد 85 عامًا من البحث، اكد الباحثون اخيرًا

ولاول مره علي الاطلاق وجود جسيم عديم الكتله يُدعي ويل فيرمون. وهو ذو خاصيه فريده للعمل كماده وكماده مضاده في نفس الوقت وقد تم اكتشافه بداخل بلوره، فهذا الجسيم الغريب يمكنه تكوين ما يشبه الالكترونات ولكنها عديمه الكتله.

وستكون النتائج المترتبه علي هذا الاكتشاف ضخمه للغايه، ليس فقط بسبب اثبات وجود مثل هذا الجسيم صعب المنال، لكن لانه يُمهد الطريق لايجاد الكترونات اكثر كفاءه ونوع جديد من الحوسبه الكميه. “يُمكن استخدام ويل فيرمون لتفادي مشكله الازدحام الذي يحدث للالكترونات في التطبيقات الالكترونيه، فبامكانها التحرك بطريقه اكثر كفاءه وتنظيمًا من الالكترونات”. وهذا ما قاله قائد فريق البحث الفيزيائي زاهد حسن من جامعه برينستون بالولايات المتحده لانثوني كوتبرينستون في مجله IBTimes ، ثم اضاف: “بامكانهم بدء ايجاد جيل جديد من الالكترونات نطلق عليه ويل-كترونات”.

فما هو اذن جسيم ويل فيرمون بالضبط؟ بالرغم مما علمونا اياه في المدارس الثانويه من ان الكون مكون من الذرات، الا ان من وجهه نظر الفيزياء فكل شيء في الكون مكون من مكونات دون ذريه تُدعي فيرمونات وبوزونات. وببساطه فالفيرمونات هي وحده البناء التي تكون كل المواد، بما فيها الالكترونات، بينما البوزونات هي التي تحمل القوه، كما في الفوتونات.

الالكترونات الان هي العمود الفقري لصناعه المواد الالكترونيه، ورغم انها تحمل الشحنات بكفاءه الا انها تميل للتصادم ببعضها والانحراف عن مسارها، مما يتسبب في فقدانها للطاقه وانتاج الحراره. وقد وضع فيزيائي الماني يُدعي هيرمان ويل عام 1929 نظريه تقول بانه لابد من وجود جسيم دون ذري عديم الكتله واطلق عليه اسم فيرمون، وقال بانها تستطيع حمل الشحنات بكفاءه اعلي بكثير من الالكترونات.

وقد استطاع مؤخرًا فريق بجامعه برينستون ان يُثبت ان تلك الجسيمات موجوده بالفعل. وقد بينوا بالتجربه ان الكترونات ويل تستطيع حمل الشحنات اسرع 1,000 مره من الالكترونات في اشباه الموصلات الاعتياديه. وتستطيع تحقيق ضعف سرعه نقل الشحنات في ماده الجرافين الرهيبه.

وقد نشر الفريق في مجله الساينس ان السبب في ذلك هو ان تلك الجسيمات تستطيع ان تدور في كلا الاتجاهين مع اتجاه حركتها – ويطلق عليها العلماء ذوات اليد اليمني – وعكس اتجاه الحركه – ويُطلق عليها ذوات اليد اليسري – في نفس الوقت. وهذا يعني ان تلك الفيرمونات تتحرك كلها في نفس الاتجاه وباماكنها الالتفاف حول العوائق التي تشتت الالكترونات العاديه.

الامر كما لو انها تمتلك GPS الخاص بها وتقود نفسها بدون تشتت. وقال الباحثون في مؤتمر صحفي: “يتحركون ويستمرون في التحرك في اتجاه واحد بما انهم اما من ذوات اليد اليمني او اليسري فقط لان حركتهم تتم بانتظام كانهم يتحركون في نفق. فهم كالكترونات في غايه السرعه تتصرف كانها اشعه ضوئيه احاديه الاتجاه، ويمكن استخدامها في نوع جديد من الحوسبه الكميه”.

الطريف في هذا الاكتشاف ان الباحثين وجدوا جسيم فيرمون ويل في بلورات مُصنعه في المعمل، علي عكس كل الجسيمات الاخري التي يتم اكتشافها، كجسيمات هيجز بوزون الشهيره، والتي لم يستطع احد ملاحظتها بالتجربه الا في اعقاب الاصطدام الناتج بين الجزيئات. وهذا يعني ان هذه العمليه يمكن للعلماء اعادتها بسهوله، كما يمكنهم البدء فورًا في محاوله اكتشاف كيف يمكن استخدام فيرمونات ويل في صناعه الالكترونيات.

وقد اكتشف الفريق الجسيم بعد تجربه مُعده خصيصًا لذلك، وكانت مكونه من ماده بلوريه نصف معدنيه تُدعي تانتاليوم ارسيندي، والتي تم الاعلان عنها من قِبل باحثين صينيين من قبل كماده تحتمل وجود فيرمون ويل بها. وذلك بعدما وجدوا اثارًا لبقايا جسيم في اختباراتهم المعمليه. ثم اخذوا تلك البلورات لمعمل لورانس بيركلي الوطني بكاليفورنيا، وهناك اطلقوا عليها اشعه كثيفه الطاقه. وقد نتج عن تحليل الاشعه علي الجانب الاخر وجود جسيمات فيرمون ويل بالفعل.