إكتشاف العلماء لجسيمات ليس لها كتلة سيحدث ثورة في مجال الإلكترونيات

 بعد 85 عاما من البحوث, أثبت العلماء وجود جسيم ليس له كتلة, لأول مرة على الإطلاق, و يسمى فرميون ويل. و له قدرة فريدة من نوعها تتمثل في التصرف كمادة و مادة مضادة في نفس الوقت, داخل بلورة, هذا الجسيم الغريب بإمكانه صناعة إلكترونات ليس لها كتلة.

 هذا الإكتشاف ضخم حقا, ليس لأنه لدينا الدليل على وجود هذه الجسيمات المراوغة فحسب, بل لأنه يرسم الطريق لأجهزة إلكترونية من نوع جديد و أكثر كفاءة, و نوع جديد من الحوسبة الكمية. "يمكن إستخدام فرميون ويل لحل مشكلة زحمة السير التي تحدث للإلكترونات في الأجهزة الإلكترونية - بإمكانهم التحرك بطريقة أكثر كفاءة و نظاما بالمقارنة مع الإلكترونات" الفيزيائي و الباحث الرئيسي زاهد حسن من جامعة برينستون من الولايات المتحدة الأمريكية قائلا لأنثوني كاثبرستون من IBTimes . "قد يؤدي هذا الإكتشاف إلى نوع جديد من الإلكترونيات نسميه الويلترونيات 'Weyltronics'."

 إذا ما هو فرميون ويل بالضبط؟ رغم أننا تعلمنا في المدارس أن العالم يتكون أساس من الذرات إلا أنه من وجهة نظر فيزياء الجسيمات, يتكون كل شيء من الفرميونات و البوزونات. بكل بساطة الفرمنيونات هم أصغر جزء لا يتجزأ من المادة كمثال الإلكترونات, و البوزونات هم من يحمل القوة, كالفوتونات.

 الإلكترونات هم حجر أساس العالم الإلكتروني الذي نعيش فيه, و رغم أنهم ينقلون الشحنة جيدا, يميلون إلى الإصطدام ببعضهم البعض منتجين بذلك الحرارة و فاقدين للطاقة. في سنة 1929, قام عالم ألماني إسمه هيرمان ويل بوضع نظربة تفترض وجود فرمنيونات ليس لها كتلة, بإمكانها نقل الشحنة أفضل من الإلكترونات الإعتيادية.

 و الآن أثبت فريق في برينستون أن هذه الفرميونات توجد حقا, و في تجربة, بينوا أن إلكترونات ويل بإمكانها نقل الشحنة بألف ضعف سرعة الإلكترونات في أشباه الموصلات, و ضعف السرعة في الغرافين.

  هم كذلك أكثر كفاءة من الإلكترونات في نواحي أخرى, فدوران الجسيم في هو في نفس إتجاه حركته ( ما يلقبه الفيزيائيون ب"يميني الحركة"), و عكس إتجاه حركته (يساري الحركة) في نفس الوقت. و هذا يعني أن جميع الفرميونات تتحرك بنفس الطريقة و بإمكانها تخطي العوائق التي تشتت الإلكترونات العادية.

 "و كأنها لديها GPS يسمح لها بتوجيه نفسها بدون أن تتشتت" حسن سعيد في بيان صحفي "سوف يتحركون في إتجاه واحد بما أنهم إما يمينيون أو يساريون و لا يتوقفون أبدا. إنهم إلكترونات سريعة جدا يتصرفون كحزمة ضوئية أحادية الإتجاه. و يمكن إستخدامهم في نوع جديد من الحوسبة الكمية."

 ما يثير الدهشة في هذا الإكتشاف هو أن الباحثين وجدوا فرميون ويل في كريستالة إصطناعية في المختبر, على عكس أغلبية إكتشافات الجسيمات, كبوسون هيغس الشهير, و التي يمكن ملاحظتها فقط عقب إصطدام الجسيمات. هذا يعني أن البحث يمكن إعادته بسهولة, و سيستطيع العلماء قريبا معرفة كيفية إستخدام فرميون ويل في الإلكترونيات.

 وجد الفريق الجسيم بالضبط بعد تشكيل شبه معدن كريستالي يسمى أرسينيد التانتالوم. و الذي إعتبره مسبقا باحثون في الصين "موطنا لفرميون ويل. بعد أن وجدوا آثارا للجسيم المراوغ في مختبرهم, أخدوا الكريستالات إلى مختبر لورنس بريكلي الوطني بكاليفورنيا, حيث تم تعريض الكريستالات إلى حزمات فوتونية عالية الطاقة. نتيجة هذه التجربة بينت بالفعل تواجد فرميونات ويل.

 فرميونات ويل هم عبارة عن أشباه جسيمات و التي تستطيع التواجد فقط داخل صلب كالكريستال, و ليس كجسيمات منفردة. و المزيج من البحوث ستساعد العلماء في إيجاج تطبيقات لها. "فيزياس فرميون ويل غريبة جدا. قد ينتج عن هذا الجسيم العديد من الأشياء التي لا نستطيع تخيلها الآن," حسب حسن.

 إننا ننتظر بفارغ الصبر. 

 

 

المصدر

الصورة