دستاورد بزرگ دانشمندان؛ تبدیل نور به ماده جامد برای اولین بار

در یک پیشرفت چشمگیر، پژوهشگران برای اولین بار موفق به تبدیل نور به یک ابر جامد شدند که می‌تواند مسیر را برای درک بهتر حالات کوانتومی غیرمعمول ماده هموار کند. این دستاورد یک نقطه عطف مهم در حوزه فیزیک ماده چگال محسوب می‌شود.

دیمیتریوس تریپوگئورگوس از شورای ملی تحقیقات ایتالیا (CNR) در این باره اظهار داشت:
«ما در واقع نور را به یک جامد تبدیل کردیم. این واقعاً شگفت‌انگیز است.»

نور وارد قلمرو کوانتومی می‌شود

ابر جامدها موادی منحصربه‌فرد هستند که دارای ویسکوزیته صفر(بدون اصطکاک) بوده و ساختاری مشابه بلورهای معمولی (مانند نمک خوراکی) دارند. با این حال، برخلاف مواد عادی که از قوانین فیزیکی آشنا پیروی می‌کنند، ابر جامدها ماهیتی کوانتومی دارند و ویژگی‌های آن‌ها در مقیاس‌های معمولی مشاهده نمی‌شود.

پیش از این، برای ساخت این مواد فقط می‌شد از اتم‌های فوق سرد در دماهای بسیار پایین استفاده کرد، جایی که اثرات کوانتومی به‌خوبی دیده می‌شوند. اما آزمایش اخیر مسیری متفاوت را در پیش گرفت. پژوهشگران به‌ جای استفاده از اتم‌های فوق سرد، از یک نیمه‌هادی به نام آلومینیوم گالیم آرسنید بهره بردند.
آن‌ها یک لیزر را به یک قطعه الگوگذاری‌شده از این نیمه‌هادی تاباندند که شامل برجستگی‌های باریکی بود.

از پرتوهای لیزر تا ابر جامد

این تعامل بین نور و نیمه‌هادی، منجر به شکل‌گیری ذرات هیبریدی موسوم به پولاریتون شد.
الگوی برجستگی‌های روی نیمه‌هادی، حرکت و سطح انرژی این شبه‌ذرات را محدود کرد و در نهایت موجب متراکم شدن پولاریتون‌ها به یک حالت ابر جامد شد.

اما اثبات این دستاورد چالش بزرگی بود: پژوهشگران باید دقیق بررسی می‌کردند تا مطمئن شوند این ابر جامد همزمان هم مانند یک جامد رفتار می‌کند و هم بدون اصطکاک مانند یک مایع جریان دارد.

دانیله سانویتو، یکی از دانشمندان این پروژه، تأکید کرد که پیش از این، هیچ‌گاه ابر جامدی از نور ساخته یا به‌طور تجربی تأیید نشده بود.

درک عمیق‌تر حالات کوانتومی

آلبرتو براماتی از دانشگاه سوربن فرانسه تأکید کرد که این پژوهش به ما کمک می‌کند تا بهتر بفهمیم که مواد کوانتومی چگونه تغییر فاز می‌دهند.

با اینکه تیم پژوهشی توانسته یک ابر جامد بسازد، براماتی گفت که هنوز برای شناخت کامل ویژگی‌های آن به بررسی‌های بیشتری نیاز است. تریپوگئورگوس هم ابراز امیدواری کرد که تحقیقات آینده بتواند این نوع ابر جامدهای نوری را بیشتر بررسی کند. او همچنین گفت که این ماده جدید ممکن است نسبت به نمونه‌های ساخته‌شده از اتم‌ها راحت‌تر کنترل شود.

این ویژگی می‌تواند به کشف حالت‌های جدیدی از ماده و کاربردهای مفید در فناوری کوانتومی منجر شود.

گامی مهم در فیزیک کوانتومی

در مجموع، تبدیل نور به یک جامد، نه‌ تنها یک نمایش چشمگیر از توانایی علمی است، بلکه دروازه‌ای به سوی درک جدیدی از مکانیک کوانتومی می‌گشاید.

با وجود پرسش‌های بی‌شمار پیرامون رفتار این حالت جدید ماده، پژوهشگران مشتاق‌اند که در سال‌های آینده کاربردهای انقلابی آن را کشف کنند.

این تحقیق پیشگامانه، گامی مهم در مسیر کشف اسرار بنیادی جهان ما محسوب می‌شود.