مادة ومضادة بآنٍ واحد معاً: رصد جسيم غريب يحمل خصائص المادة والمادة المضادة بنفس الوقت

رَصَدَ باحثون من جامعة برنستون وجود جسيم غريب يحمل صفات المادة والمادة المضادة بآنٍ واحد معاً. يُسهم إكتشاف هذه الخاصية في الحصول على على حواسيب أقوى تستند في عملها على مبادئ النظرية الكمومية فيما يُعرَف بالحاسوب الكمومي Quantum computer.



إلتقط العلماء صورةً مُتوّهجة لجسيمٍ يُعرَف بـ "فيرميون ماجورانا Majorana fermion" (نسبةً للفزيائي الإيطالي إيتوري ماجورانا)، وذلك بإستخدام مجهر بطول طابقين ضمن مختبر ذو إهتزازاتٍ فائقة الإنخفاض، حيث رُصِدَ الجسيم في نهاية سلك رفيع (بالمقياس الذري).

- ماهية الجسيمات
بدأ البحث عن الجُسيمات المَعروفة بفيرميونات ماجورانا منذ الأيام الأولى للنظرية الكمومية عندما أدرك الفيزيائيون أن معادلاتهم تتضمن وجود الجسيمات المضادة Antimatter، كالبوزيترون. وتنبأ الفيزيائي الإيطالي إيتوري ماجورانا بوجود جُسيمٍ مُنفرد ومُستقر يمكن أن يحمل خصائص المادة ومضادها.

- كيف تم الكشف عن الجُسيمات ؟
ولإكتشاف الجُسيم، إستخدم الباحثون بلورة رصاصية فائقة النقاء، تنتظم ذراتها بشكلٍ طبيعي في صفوف مُتبادلة، وتترك هذه البلورات نتوءاتٍ ذرية على سطحها، حيث يعمد الباحثون إلى تجميع الحديد في هذه النتوءات لتُشكّل سلكاً ذرياً بعرض ذرة واحدة وبسمك ثلاث ذرات. وبعد الإنتهاء من هذه المرحلة يضع الباحثون سلك الحديد تحت مجهرٍ ضوئي ماسح ومن ثم القيام بتبريد النظام إلى -272 درجة مئوية، أي بدرجة واحدة فوق الصفر المطلق، وبعد سنواتٍ من العمل المُضني، توصل الباحثون إلى أن قدرة التوصيل الفائق Superconductivity لسلك الحديد تُطابق الشروط اللازمة لتكوين جُسيمات ماجورانا في هذه المواد.

وفي نهاية المطاف، تمكن العلماء من الكشف عن إشارةٍ كهربائية متعادلة في نهايات الأسلاك تماثل تلك التي رُصدت في تجربة جامعة دلفت Delft university الهولندية سنة 2012 عندما تمكن الباحثون من إلتقاط ومضة لهذه الجُسيمات في تجربة تم فيها تحفيز خاصية قدرة التوصيل الفائق في عنصر شبه موصل Semiconductor يُعرَف بعنصر الإنديوم آنتمونيد Indium antemonide، إذ أفاد الباحثون حينها بوجود دليل قوي جداً على وجود إشارة كهربية مطابقة لفيرميونات ماجورانا (وفقاً للمقاييس النانوية).

وبالرّغم من الإعتقاد بأن دمج الخصائص المُتعارضة للمادة ومضادها يقود لفناء كليهما، فإن جسيمات ماجورنا مُستقرةٌ بشكلٍ يثير الدهشة نظراً لأن هذه الخصائص تعمل على تحويل الجسيم إلى حالة متعادلة بحيث يكون تفاعله ضعيف مع المحيط أو البيئة، وهو ما يدفع العلماء نحو إيجاد طرق لتحويل هذه الجسيمات إلى مواد توفر قدراً أكثر من الثبات في تشفير المعلومات الكمومية وإستحداث قاعدة جديدة لعمليات الحوسبة الكمومية والتي تختلف بشكلٍ كبير عن الحوسبة العادية.

ترجمة: Alan Hammet
مراجعة وتصميم: Mario Rahal

المصدر