علماء يتمكنون ولأول مرة من قياس قوى فاندرفالس بين الذرات

قوى فاندرفالس van der Waals Forces: هي القوى التي تنشأ عن عزوم ثنائيات الأقطاب بين ذرات جزيئة مع ذرات جزيئة قريبة منها
، وهي أضعف أنواع القوى بين الذرات والجزيئات ولا تلاحظ كثيراً في الطور السائل والصلب، لكنها تؤثر بشكل كبير على الغازات، فسبب انحراف الغازات الحقيقية عن السلوك المثالي هي هذه القوى، وهي ذات أهمية كبيرة عند دراسة انضغاط وتمدد الغازات في الترموديناميك.

لكن كون القوى الضعيفة تظهر فقط عندما تكون الذرات قريبة جداً من بعضها، لم يستطع العلماء حتى الآن قياس هذه القوى بشكل مباشر.
في هذه المحاولة الجديدة، استخدم العلماء ذرة ريدبرغ (*) كجزء من دراستهم، حيث أن هذا النوع من الذرات هو كبير جداً و تكون إحدى الكتروناتها في حالة مشحونة عالية.

تجعل هذه الميزة من هذه الذرات مرشحاً قوياً لأن يتم قياس هذه القوى كونها تملك قوى أكبر بين ذراتها بشكل أكبر من معظم الأزواج الذرية وبفضل ذلك يمكن أن تتم عملية القياس ضمن مسافات أكبر.

بدأت التجارب بإطلاق زوج من أشعة الليزر على هذه الذرات لتثبيتها، من ثم يتم إطلاق شعاع ليزري ثالث إلى الذرتين فيؤدي بهما الى الاهتزاز بالتواتر المطلوب، وبقياس هذه التواترات، يصبح العلماء قادرين على دراسة قوى فاندرفالس رياضياً بين الذرتين.

بشكل أكثر تحديداً، قام العلماء بقياس الاهتزازات بين الحالتين الأساسية والمثارة، بملاحظة أن المسافة بين الذرتين عند زمن القياس هو عامل أساسي – إذا كانت المسافة بينهما قريبة جداً ستطغو حالة الإثارة لذرة على الأخرى، وإذا كانت المسافة بعيدة جداً تصبح القوى بين الذرتين ضعيفة جداً من أجل القياس.

يستخدك الليزر الثالث كملاقط ضوئية لضبط المسافة بين الذرتين، وهو الذي قاد إلى معرفة المسافة الحقيقية للقياس.

لاحظ الفريق أيضاً بأنّ هذه التقنية المستخدمة من أجل قياس قوى فاندرفالس، قادت أيضاً الذرات المهتزة إلى ذرات بحالة مترابطة تماماً. يعني ذلك أنّه يمكن لهذه التقنية أن تستخدم لإنشاء بوابات منطقية كمومية، والذي من شأنه أن يفيد في تصنيع حواسيب كمومية.

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

(*) ذرة ريدبرغ Rydberg Atom : أية ذرة مثارة تملك عدد كوانتي أولي n كبير جداً، حيث تقوم الالكترونات الداخلية بحجب شحنة النواة وبشكل كبير على الالكترونات الخارجية.

المصدر : الكيمياء العربي