اكتشاف جديد في 2025.. جزيئات الانفجار تكشف خفاياها الكمومية

في اختراق علمي فريد، تمكن فريق من الباحثين لأول مرة من التقاط الحركة الكمومية الدقيقة للجزيئات أثناء حدوثها، من خلال استخدام نبضات الأشعة السينية القوية والدقيقة. استهدفت التجربة جزيء 2-آيودوبيريدين المكوّن من 11 ذرة، وأسفرت عن رصد التذبذبات العشوائية المعروف بـ”حركة نقطة الصفر” للجسيمات حتى عند بلوغ درجة الصفر المطلق. وتُعد هذه الدراسة إنجازًا جديدًا في فهم سلوك الذرات على المستوى الكمومي وإمكانية تتبعها لحظيًا بهذه الدقة.

لفت العلماء إلى أن هذه الرصدات ليست مجرد خطوات متقطعة، بل إن الجسيمات تتبع أنماطًا متشابكة ومعقدة، تعكس تفاعل الذرات داخل الجزيئات بطريقة لم يكن تفسيرها ممكنًا من خلال النظريات التقليدية.

تقنية تصوير الانفجار الكولومبي

اعتمد الفريق البحثي على تقنية حديثة لمراقبة حركات الجزيئات الكمومية والتفاعلات فيما بينها بدقة فائقة:

• تزيل التقنية كميات من الإلكترونات من الجزيء، ما يؤدي إلى شحنه إيجابيًا في لحظات وجيزة.
• تسجل أجهزة متطورة تفاصيل وتغيرات شكل وحركة أجزاء الجزيء بعيد الانفجار، خلال أجزاء قليلة من الفمتوثانية.
• يتسبب فقدان الإلكترونات في أن تتنافر الأجزاء الذرية وتبتعد بسرعة.
• يمر الانفجار الكمومي بمدة لا تتجاوز ربع المليون من الثانية، وتتابع الأجهزة كل جزء فيه.

حركة نقطة الصفر وأنماط الاهتزاز المقترنة

أكد العلماء أن ما تم رصده يتجاوز مجرد الاهتزازات المنعزلة للذرات، وأن هناك أنماطًا متحدة معقدة لا يمكن تفسيرها بالطرق الكلاسيكية:

• جزيء 2-آيودوبيريدين يمتاز بـ27 نمطًا اهتزازيًا مختلفًا.
• تظهر الذرات في الجزيء وكأنها تتبع رقصة جماعية متناسقة.
• النتائج توضح أن سلوك هذه الجسيمات يتفق مع حركة النقطة الصفرية المتوقعة وفق النظريات الكمومية.
• تسهم تقنيات الرصد الجديدة في تكوين تصوّر ملموس للعمليات الكمومية وأسلوب “الرقص الذري”.

آفاق مستقبلية للبحث

أعرب الباحثون عن تطلعات كبيرة لمواصلة دراسة الظواهر الكمومية على مستوى أكبر وأكثر تعقيدًا، مؤكدين أهمية التقدم التقني في هذا المجال:

• السعي إلى رصد حركة الإلكترونات بالإضافة إلى الذرات نفسها، لما يمثله ذلك من ثورة في فهم العمليات الكيميائية والفيزيائية.
• استخدام التقنيات الجديدة لرصد وفهم جزيئات أخرى قد يفتح الباب أمام تطوير مواد وعمليات علمية دقيقة للغاية.
• القدرة على إنشاء أفلام قصيرة للعمليات الجزيئية يعتبر خطوة غير مسبوقة نحو تصور ديناميكية الذرات في عين المكان.

تعكس هذه الإنجازات إمكانيات البحث العلمي المتقدمة في عصرنا الراهن، إذ أتاحت تقنية التصوير المتطورة التي استُخدمت في الدراسة لشركة Xfel الأوروبية، كما أشار فريق “غاية السعودية”، رؤية واقعية للتفاعلات الكمومية داخل الجزيئات، ما قد يمهد الطريق أمام اكتشافات جديدة في فيزياء الجسيمات وعلوم المواد المتقدمة.