لقد وجد الفيزيائيون الإجابة على لغز الكبت التوافقي عالي الترتيب

يمكن للعلماء التعامل مع الإشعاع الكهرومغناطيسي بعدة طرق. إذا اخترت المعلمات الصحيحة، فيمكنك تشعيع غاز أو سائل أو صلب بالليزر وبالتالي تتسبب في انبعاث المادة بتردد مختلف. عندما يكون التردد الناتج مضاعفًا لتردد الليزر، تسمى النتيجة توافقيًا. في أغلب الأحيان، تستخدم البصريات غير الخطية التوافقيات الثانية والثالثة، ولكن في الفيزياء لا يوجد حظر على أعلى – العشرين والمائة وما بعدها. تُستخدم التوافقيات العالية في العلوم والصناعة لتحليل المواد وتوليد نبضات قصيرة جدًا وإشعاع عالي الطاقة. عند العمل مع هذا التأثير من مجال البصريات غير الخطية، يواجه العلماء تأثيرًا غير سار – يمكن قمع التوافقيات العالية لسبب غير معروف على ما يبدو. كانت هذه الظاهرة تسمى “فك الترابط الإلكتروني فائق السرعة” – ففي غضون بضعة أجزاء من كوادريليون من الثانية، يتعطل توزيع الإلكترونات في المادة الصلبة وتثبط التوافقيات العالية. وظل السبب الأساسي لهذه الظاهرة مجهولا.

[shesht-info-block number=1]

تمكن فريق البروفيسور JaeDong Lee من حل هذا اللغز. اتضح أن ظاهرتين فيزيائيتين مصاحبتين للتوافقيات العالية تتداخلان مع بعضهما البعض. وقد نشرت مقالة عن هذا في مجلة العلوم المتقدمة. من أجل فهم فك الترابط الإلكتروني، طور العلماء نهجًا حسابيًا جديدًا يعتمد على معادلة ليندبلاد الأساسية. قام الفريق بتحليل الإشعاع الفائق وانبعاث النطاق العريض الذي لوحظ أثناء توليد التوافقيات العالية في المواد الصلبة. الإشعاع الفائق هو ظاهرة تولد فيها مجموعة من الأجسام إشعاعًا متماسكًا وقويًا. يعني انبعاث النطاق العريض أن هناك الكثير من التوافقيات المتولدة بحيث إذا قمت بترتيبها على نطاق واسع، فلن تبدو مثل العديد من النطاقات الضيقة الفردية، ولكن عددًا محدودًا من النطاقات العريضة. لقد اكتشف العلماء أن التداخل يحدث بين الإشعاع الفائق وطيف النطاق العريض، مما يؤدي إلى الكبت المتبادل. أي أن التفاعلات مع البيئة في البيئات الكمومية المفتوحة، والتي هي عبارة عن مجموعات من الذرات، تلعب دورا حاسما في استقرار التوافقيات العالية.

[shesht-info-block number=2]

قال البروفيسور لي: “إن الأهمية الحقيقية لهذا العمل هي أنه يفتح الطريق من نظرية الكم المثالية إلى هندسة الكم العملية والموثوقة ويشكل تحديًا جديدًا كبيرًا للمفاهيم الحالية لتقنيات الكم القائمة على افتراض الأنظمة الكمومية المعزولة”. في هذه العملية، أنشأ العلماء منصة بحث نظرية مجهرية يمكنها أن تفسر بدقة ليس فقط التفاعلات بين الإلكترونات، ولكن أيضًا التفاعلات بين الإلكترونات والمناطق المحيطة بها.