تیمی از محققین دانشگاه‌های هاروارد و MIT، موفق به تولید نوع جدید و شگفت‌انگیزی از ماده شده‌اند که تاکنون فقط در حیطه داستان‌های علمی-تخیلی تصور تولیدش می‌رفت.
این فیزیکدانان در جریان بررسی خصوصیات فوتون‌ها – یا همان ذرات زیراتمی سازنده نور مرئی و سایر انواع تابش الکترومغناطیس – موفق به تولید مولکول‌هایی از جنس فوتون شده‌اند؛ دستاوردی آنقدر برجسته که ذهنیت دانشمندان از ماهیت فوتون‌ها را هم عوض کرده است. تا پیش‌تر تصور می‌رفت این ذرات زیراتمی فاقد جرم باشند و هیچ‌گونه برهم‌کنشی هم با یکدیگر صورت ندهند. اما قابلیت تولید مولکول از طریق برهم‌کنش همین ذرات ظاهراً واکنش‌ناپذیر، هم‌اکنون از قول دانشمندان حاضر در این پژوهش، به «گسترش مرزهای علم» متصف شده است.
فیزیکدانان در جریان بررسی خصوصیات فوتون‌ها – یا همان ذرات زیراتمی سازنده نور مرئی و سایر انواع تابش الکترومغناطیس – موفق به تولید مولکول‌هایی از جنس فوتون شده‌اند.
میخاییل لوکین، استاد فیزیک دانشگاه هاروارد، در این باره می‌گوید: «بیشتر خصوصیات نور که از آن‌ها مطلع‌ایم از این واقعیت نشأت گرفته که فوتون‌ها فاقد جرم‌اند و هیچ واکنشی هم با هم نمی‌دهند. ما آمده‌ایم و حالت خاصی از ماده را به وجود آورده‌ایم که در آن فوتون‌ها با چنان قدرتی با هم واکنش می‌دهند که گویا جرم‌دار شده‌اند و با پیوستن به همدیگر ایجاد مولکول می‌کنند». لوکین افزوده: «این فوتون‌ها به محض واکنش، همدیگر را دفع می‌کنند. فعل و انفعالات درونی این مولکول‌ها شبیه صحنه‌های سینمایی‌ست».
به منظور اعمال چنین واکنشی، تیم فیزیکدانان وابسته به «مرکز اتم‌های فوق‌سرد هاروارد-MIT» (مرکزی به سرپرستی لوکین و همچنین ولادان ولتیک، استاد فیزیک دانشگاه MIT)، دمای ابری از اتم‌های روبیدیوم را در یک محفظه خلأ، تا تنها چند درجه بالاتر از صفر مطلق کاهش دادند – یعنی چیزی نمانده به سردترین دمای ممکن؛ که در آن، ذرات عملاً از حرکت بازخواهند ایستاد. وقتی دو فوتون به سمت این ابر سرد اتمی شلیک شد، ابتدا فوتون‌ها به شکل منفرد ماندند (کما اینکه انتظارش می‌رفت)، اما در خروج از سمت دیگر ابر، به هیأت یک مولکول واحد درآمده بودند. این پیوند، از پدیده‌ای موسوم به «انسداد ریدبرگ» ناشی می‌شد؛ که مطابق آن، وقتی اتمی برانگیخته می‌شود، اتم‌های مجاورش دیگر نمی‌توانند با همان تراز انرژی برانگیخته شوند.
محققین امیدوارند بتوان این یافته را به خدمت فناوری ساخت رایانه‌های کوانتومی هم درآورد؛ رایانه‌هایی که برای رد و بدل اطلاعات کوانتومی‌شان به فوتون‌ها متکی‌اند.
این یعنی همچنان که فوتون اول، اتم‌های ابر مجاورش را برانگیخته می‌کرده، می‌بایسته به راهش ادامه دهد تا فوتون دوم همین پروسه را تکرار کند. ماحصل این برهم‌کنش‌ها به گفته لوکین، جذب و دفع متناوب دو فوتون بوده. وی می‌افزاید: «این یک واکنش فوتونی‌ست که توسط واکنش‌های اتمی میانجی‌گر می‌شود. همین باعث می‌شود تا فوتون‌ها به شکل یک مولکول واحد عمل کنند و با خروج از محیط [ابر پیرامون] نیز همین برهم‌کنش متقابل را با احتمال بیشتری ادامه دهند».
محققین امیدوارند بتوان این یافته را به خدمت فناوری ساخت رایانه‌های کوانتومی هم درآورد؛ رایانه‌هایی که برای رد و بدل اطلاعات کوانتومی‌شان به فوتون‌ها متکی‌اند. لوکین در این باره می‌گوید: «اینکه [این یافته] چه سودی برای‌مان خواهد داشت را فعلاً نمی‌دانیم؛ منتها خب این یک حالت جدید از ماده است و لذا امیدواریم همچنان که خصوصیات این مولکول‌های فوتونی را بیشتر بررسی می‌کنیم، به کارکردهای تازه‌ای از آن هم پی ببریم».
توضیح تصویر:
۱ – تولید ماده از نور را تنها می‌شده تاکنون در داستان علمی-تخیلی سراغ گرفت.
منبع: The Independent