للمرة الأولى.. علماء يحوّلون الضوء إلى "مادة صلبة" تجمع بين السيولة والجمود!

في إنجاز علمي غير مسبوق، نجح باحثون في تحويل الضوء إلى حالة غريبة من المادة تُعرف بـ"الفائق الصلابة" (Supersolid)، وهي حالة تجمع بين خصائص المواد الصلبة والسائلة في آنٍ واحد، ما يفتح آفاقاً جديدة في فيزياء المادة المكثفة وتطبيقات الحوسبة الكمية.

وتعرف المادة الفائقة الصلابة بحالة كمومية نادرة، تتخذ فيها الجسيمات ترتيباً بلورياً منتظماً كما في المواد الصلبة، لكنها في الوقت ذاته تتحرك بحرية كما في السوائل، دون أي لزوجة. أي أنها مادة يمكنها التدفق دون مقاومة، مع الحفاظ على بنيتها البلورية، بحسب ما نشره الباحثون في مجلة "Nature".

الدفاع الأميركية تمنح "أوبن إيه آي" عقداً بقيمة 200 مليون دولار

لتكوين هذه الحالة، يجب تبريد المادة إلى درجات حرارة قريبة جداً من الصفر المطلق (-273.15 درجة مئوية)، حيث تتوقف الحركة الحرارية وتبدأ التأثيرات الكمومية في الظهور بوضوح. في هذه الظروف، يمكن دراسة تفاعلات الجسيمات دون تشويش من الحرارة.

كيف يمكن أن يكون للضوء شكل صلب؟

في السابق، تم إنتاج مواد فائقة الصلابة باستخدام غازات ذرية. لكن في هذا البحث الجديد، استخدم العلماء نظاماً يُعرف بـ"البولاريتون"، وهو ناتج عن تفاعل قوي بين الفوتونات (جسيمات الضوء) و"الإكسيتونات" (جسيمات شبه ذرية). هذا التفاعل يسمح بتكثيف الضوء والمادة معاً في حالة طاقة منخفضة، ما يؤدي إلى تكوين مادة فائقة الصلابة من الضوء نفسه.

لماذا هذا الاكتشاف مهم؟

تكمن أهمية هذا الاكتشاف في أنه يتيح للعلماء دراسة التفاعلات الكمومية الدقيقة بين الجسيمات دون تدخل الحرارة. كما أنه يمهد الطريق لتطبيقات مستقبلية في مجالات مثل الحوسبة الكمية، والموصلات الفائقة، ومواد التشحيم الخالية من الاحتكاك، وربما تقنيات لم تُخترع بعد.

نُشر البحث في مجلة Nature العلمية، ويُعد خطوة كبيرة نحو فهم أعمق لطبيعة المادة والضوء. فهل نكون على أعتاب عصر جديد تتحول فيه خصائص الضوء إلى أدوات تكنولوجية غير مسبوقة؟