Table of Contents
ثورة تكنولوجية.. التحكم في سرعة الضوء والعمل على إبطائه
توصّل علماء فيزياء مؤخرا إلى التحكم في سرعة الضوء والعمل على إبطائه، مما اعتبره الخبراء خطوة أولى في ثورة تكنولوجية وشيكة. وحدد الخبراء عددا من البرمجيات التي ستنشأ بفضل ظاهرة استقطاب الضوء والمجالات التي ستستفيد من هذا التحول في سرعة الضوء، لا سيما في المجال الطبي.
يرى خبراء التكنولوجيا أن العالم على أعتاب ثورة تكنولوجية غير مسبوقة، وذلك بعدما نجح علماء فيزياء بجامعتي موسكو وطوكيو في تقليل سرعة الضوء المستقطب بمقدار 10 مرات.
ويرجّح العلماء أن يفتح تغيير سرعة الضوء بهذا الشكل آفاقا جديدة للكثير من التطبيقات المبتكرة، وأن يكون لذلك العديد من الانعكاسات على تطوير التقنية والتكنولوجيا.
وأبدى المطوّرون تفاؤلا بهذه الخطوة التي خطاها علماء الفيزياء، حيث كشفت الدراسة التي قام بها هؤلاء العلماء أن تغيير سرعة استقطاب الضوء إلى هذا المقدار من شأنه أن يساعد على إنشاء جيل جديد من أجهزة الكمبيوتر الضوئية، والكمبيوترات العملاقة، وشبكات حاسوبية جديدة فائقة السرعة، وشاشات عرض.
ووفق ما نشر في مجلة «فيزيكال ريفيو أبلايد» حققت الباحثة الروسية دولغوفا وزملاؤها في جامعة موسكو بالتعاون مع علماء فيزياء من جامعة توياهاشي التكنولوجية في اليابان نجاحات في هذا المجال بفضل استخدام ما يسمى بـ”بلورات فوتونية مغناطيسية”، علما وأن فكرة إبطاء سرعة الضوء تعود إلى العام 1998 عندما طرحها عالم الفيزياء الياباني ميزوتيرو إينوي.
وبحسب الفريق الذي أشرف على الدراسة فإن البلورات الفوتونية المغناطيسية تتعامل مع الضوء بطريقة خاصة، بحيث تؤثر فيه ليكون ممكنا تغيير سرعته وبعض مواصفاته الأخرى. وتؤكد دولغوفا أن إبطاء الضوء ضروري جدا للتفكير في خلق مجسات جديدة تمكن من تطوير سرعة الأجهزة الحاسوبية وكذلك صناعة الشاشات ثلاثية الأبعاد.
كما أن هذا التطور سيساعد في تطوير حقل الفيزياء الكمية، بحيث يمكن أن تصبح أجهزة الكمبيوتر قادرة على تخزين المعلومات في الحالة الكمية للذرات، بدرجة أكبر من الوضع الحالي، وكذلك يمكن تأمين وسائل الاتصالات وحمايتها من التجسس.
وقد اعتمد العلماء على ملاحظة تم تطويرها خلال 15 سنة، وهي أن الضوء يمكن له أن يغير سرعته عبر وسائط مغناطيسية، خاصة كالتي استخدمت في التجربة، وإذا كان الضوء يغيّر سرعته عبر مواد كالزجاج والماء وهو أمر معروف سلفا، فتنخفض سرعته في الماء مثالا بمقدار 75 بالمئة، إلا أنه سرعان ما يعود لسرعته التقليدية بمجرد الخروج من الجانب الآخر للمادة المعينة.
وقد سبقت هذه التجربة تجارب أخرى في إيقاف الضوء لبرهة من الزمن ومن ثم مواصلة سيره، لكن هذه المرة الأولى التي يمكن فيها أن تخفّض السرعة لتحافظ على منوالها البطيء.
ويعود السبب الذي يجعل ظاهرة الاستقطاب مهمة، إلى أنه يمكن لشعاعين متطابقين أن يتفاعلا بشكل مختلف مع المادة، وهي خاصية رئيسة في أنظمة الاستشعار عن بعد مثل الرادار.
وسبق أن تمكنت دراسة نشرت في مجلة “نيتشر” في شهر مايو 2016 من إبطاء الضوء عن طريق جعله يستغرق مزيدا من الوقت عند مروره من نقطة إلى الأخرى، وهو يقوم في الحقيقة على تغيير مسار الضوء وليس سرعته بحيث يأخذ وقتا أطول.
أما الدراسة الحديثة فإن خبراء التكنولوجيا يتوقّعون أن تحدث طفرة في عالم صناعة أجهزة الكمبيوتر البصرية، وأنظمة الاتصالات السلكية واللاسلكية.
ويرى العلماء أيضا في ظاهرة الاستقطاب أهمية كبرى في ما يخص التطبيقات الصيدلانية والصناعية وصناعة الكيمياويات والأغذية والمشروبات المختلفة. فالعديد من مكونات المستحضرات الصيدلانية والغذائية مثل السكر تحتوي على مواد تنشط بتأثير الضوء، وهو ما يساعد في عمليات الكشف والتعرف على هذه المواد.
ويبدو أن عملية تقليل سرعة الضوء تفتح آفاقا كذلك في عالم تطبيقات تحليل مكونات العقاقير الطبية، وأجهزة الفحص المجهري، والعوازل، والألياف الضوئية، واختبارات القياس وجودة البلاستيك والزجاج بوضع أيّ منها بين ألواح استقطاب، وتمرير الضوء من خلالها للكشف.
وأكّد العلماء أن هذه نتائج أولية وأن عملية البحث وإجراء التجارب متواصلة لاكتشاف المزيد من الخواص الجديدة للضوء، مشيرين إلى أن بعض الظواهر الكونية يمكن أن تكون أكثر سرعة من الضوء، وهو ما يمكن أن يكشف أن سرعة الضوء يمكن أن تكون مختلفة، وليست قيمة ثابتة.
ثورة تكنولوجية.. التحكم في سرعة الضوء والعمل على إبطائه
ثورة تكنولوجية.. التحكم في سرعة الضوء والعمل على إبطائه
