ما علاقة الطائر الطنان بالفائزين بجائزة نوبل للفيزياء لعام 2023؟

قالت جائزة نوبل العالمية، إن تجارب الفائزون الجدد بجائزة الفيزياء لعام 2023 فتحت المجال البحثى الجديد لفيزياء الأتوثانية، وهم "بيير أجوستيني وفيرينك كراوس وآن لويلير" وذلك لطرقهم التجريبية التى تولد نبضات ضوئية بأتوثانية لدراسة ديناميكيات الإلكترون في المادة".

وأوضحت جائزة نوبل العالمية، عبر حساباتها على منصات التواصل الاجتماعى، أن الطائر الطنان الصغير يستطيع أن يضرب بجناحيه 80 مرة فى الثانية، موضحة أننا قادرون فقط على إدراك ذلك كصوت طنين وحركة غير واضحة، بالنسبة للحواس البشرية، فإن الحركات السريعة غير واضحة، ومن المستحيل ملاحظة الأحداث القصيرة جدًا، نحن بحاجة إلى استخدام الحيل التكنولوجية لالتقاط أو تصوير هذه اللحظات القصيرة جدًا.

الفائزون بجائزة نوبل فى الفيزياء 2023

التصوير الفوتوغرافى وجائزة نوبل للفيزياء
 

يتيح التصوير الفوتوغرافي عالى السرعة والإضاءة القوية التقاط صور تفصيلية للظواهر العابرة، تتطلب الصورة عالية التركيز للطائر الطنان أثناء الطيران وقت تعريض أقصر بكثير من ضربة جناح واحدة، كلما كان الحدث أسرع، زادت سرعة التقاط الصورة إذا كان المراد التقاطها فوريًا.

الطائر الطنان

وينطبق المبدأ نفسه على جميع الأساليب المستخدمة لقياس أو تصوير العمليات السريعة، ويجب أن يتم أى قياس بسرعة أكبر من الوقت الذى يستغرقه النظام قيد الدراسة ليخضع لتغيير ملحوظ، وإلا كانت النتيجة غامضة، وقد أجرى الفائزون هذا العام تجارب توضح طريقة لإنتاج نبضات ضوئية قصيرة بما يكفي لالتقاط صور للعمليات داخل الذرات والجزيئات.

الفيمتو ثانية
 

النطاق الزمني الطبيعى للذرات قصير بشكل لا يصدق فى الجزيء، يمكن للذرات أن تتحرك وتتحول فى جزء من مليون من مليار من الثانية، إلى الفيمتو ثانية، يمكن دراسة هذه الحركات بأقصر نبضات يمكن إنتاجها باستخدام الليزر، ولكن عندما تتحرك ذرات بأكملها، يتم تحديد النطاق الزمنى من خلال نواتها الكبيرة والثقيلة، والتى تكون بطيئة للغاية مقارنة بالإلكترونات الخفيفة والذكية.

الأتو ثانية
 

عندما تتحرك الإلكترونات داخل الذرات أو الجزيئات، فإنها تفعل ذلك بسرعة كبيرة بحيث تصبح التغييرات غير واضحة فى الفيمتو ثانية، في عالم الإلكترونات، تتغير المواقع والطاقات بسرعات تتراوح بين واحد وبضع مئات من الأتو ثانية، حيث الأتو ثانية هى جزء من مليار من مليار من الثانية.

ما هو الأتو ثانية؟
 

الأتو ثانية قصيرة جدًا لدرجة أن عددها فى الثانية الواحدة هو نفس عدد الثوانى التى انقضت منذ ظهور الكون قبل 13.8 مليار سنة، على نطاق أكثر ارتباطًا، يمكننا أن نتخيل وميضًا من الضوء يتم إرساله من أحد أطراف الغرفة إلى الجدار المقابل، ويستغرق هذا عشرة مليارات أتو ثانية.

كان ينظر إلى الفيمتو ثانية منذ فترة طويلة على أنه الحد الأقصى لمضات الضوء التى يمكن إنتاجها، ولم يكن تحسين التكنولوجيا الحالية كافيا لرؤية العمليات التى تحدث فى فترات زمنية قصيرة للغاية للإلكترونات، كان مطلوبًا شيئًا جديدًا تمامًا.