نبضات الأتوثانيةكشف أسرار تأخير الوقت
كشف علماء في الولايات المتحدة، بمساعدة نبضات الأتوثانية، عن معلومات جديدة حولالتأثير الكهروضوئي: الانبعاث كهروضوئييصل التأخير إلى 700 أوتوثانية، وهو أطول بكثير مما كان متوقعًا سابقًا. يتحدى هذا البحث الأخير النماذج النظرية الحالية، ويساهم في فهم أعمق للتفاعلات بين الإلكترونات، مما يؤدي إلى تطوير تقنيات مثل أشباه الموصلات والخلايا الشمسية.
يشير التأثير الكهروضوئي إلى ظاهرة تفاعل الفوتون مع الجزيء أو الذرة على سطح معدني، مُطلقًا إلكترونات عند سقوط الضوء عليه. لا يُعد هذا التأثير أحد الأسس المهمة لميكانيكا الكم فحسب، بل له أيضًا تأثير عميق على الفيزياء الحديثة والكيمياء وعلوم المواد. ومع ذلك، ظلّ ما يُسمى بزمن تأخير الانبعاث الضوئي موضوعًا مثيرًا للجدل في هذا المجال، وقد فسّرته نماذج نظرية مختلفة بدرجات متفاوتة، ولكن لم يتم التوصل إلى إجماع موحد.
مع التطور الهائل في مجال علم الأتوثانية في السنوات الأخيرة، تُقدم هذه الأداة الناشئة طريقةً غير مسبوقة لاستكشاف العالم المجهري. فمن خلال القياس الدقيق للأحداث التي تحدث على نطاقات زمنية قصيرة للغاية، يتمكن الباحثون من اكتساب المزيد من المعلومات حول السلوك الديناميكي للجسيمات. في أحدث دراسة، استخدموا سلسلة من نبضات الأشعة السينية عالية الكثافة، الصادرة عن مصدر الضوء المتماسك في مركز ستانفورد للمسرع الخطي (SLAC)، والتي استمرت لجزء من مليار من الثانية فقط (الأتوثانية)، لتأيين الإلكترونات الأساسية و"طرد" الجزيء المُثار.
لمزيد من تحليل مسارات هذه الإلكترونات المنطلقة، استخدموا الإلكترونات المثارة بشكل فردينبضات الليزرلقياس أزمنة انبعاث الإلكترونات في اتجاهات مختلفة. أتاحت هذه الطريقة حساب الفروقات الكبيرة بين العزوم المختلفة الناتجة عن تفاعل الإلكترونات بدقة، مؤكدةً أن التأخير قد يصل إلى 700 أوتوثانية. تجدر الإشارة إلى أن هذا الاكتشاف لا يُثبت صحة بعض الفرضيات السابقة فحسب، بل يثير أيضًا أسئلة جديدة، مما يستدعي إعادة النظر في النظريات ذات الصلة ومراجعتها.
بالإضافة إلى ذلك، تُسلّط الدراسة الضوء على أهمية قياس وتفسير هذه التأخيرات الزمنية، لما لها من أهمية بالغة في فهم النتائج التجريبية. وفي مجال علم بلورات البروتينات، والتصوير الطبي، وغيرها من التطبيقات المهمة التي تتضمن تفاعل الأشعة السينية مع المادة، ستُشكّل هذه البيانات أساسًا هامًا لتحسين الأساليب التقنية وتحسين جودة التصوير. لذلك، يُخطط الفريق لمواصلة استكشاف الديناميكيات الإلكترونية لمختلف أنواع الجزيئات للكشف عن معلومات جديدة حول السلوك الإلكتروني في الأنظمة الأكثر تعقيدًا وعلاقته بالبنية الجزيئية، مما يُرسي أساسًا بياناتيًا أكثر متانة لتطوير التقنيات ذات الصلة في المستقبل.
وقت النشر: ٢٤ سبتمبر ٢٠٢٤