الوسم: الإلكترون

( أكبر من سرعة البرق ) هذا ما يقال عادةً للتعبير عن حركة أسرع من أن تلاحظ..
ولكن هناك ظواهر أقصر بكثير يكون من الصعب ملاحظتها …
لذلك حاول الإنسان أن يعمل على أدوات تتيح قياس تطوَّرات أكثر سرعة بصورة دائمة …
فقد قام فريق نمساوي ، بالمشاركة مع باحثين كنديين و ألمان ، بإنتاج وقياس نبضات ضوئية خلال 650 أتوثانية ( أي 650 جزءاً من مليار جزء من الثانية ) : وهي مدة قصيرة جداً بالمقارنة مع خمس عشرة ثانية كقصر خمس عشرة ثانية بالمقارنة مع عمر الكون ..
وعادةً الكيميائيون يرغبون في تحليل ظاهرات سريعة جداً : فهم يفحصون بمساعدة نبضات ضوئية قصيرة ، حالة الجزيئات بفترات مختلفة بعد إشارة الانطلاق ..
الفمتو ثانية ( الفمتوثانية جزء من مليون مليار جزء من الثانية ) : هو المقياس الزمني المميَّز لحركات الذرات في الجزيئات ..وهكذا كان من الممكن ملاحظة حركة الذرات خلال التفاعلات الكيميائية في الزمن الحقيقي .. استحق هذا التقدَّم في عام 1999 م جائزة نوبل في الكيمياء التي منحت إلى أحمد زويل ..
ومع ذلك فإن الإلكترونات ، التي هي أخف بألف مرة من الذرات ، تتحرك بسرعة أكبر : وتتطلب ملاحظتها نبضات أتوثانية ..
كيف تنتج نبضات بهذا القصر ….؟؟
حتى يتم إنتاج نبضات بهذا القصر لا بد من توفر شروط معينة …
1- لا يمكن للنبضة أن تكون أقصر من دور الموجة الكهرطيسية التي تحملها .. ( إن دور موجة كهرطيسية هو المدة التي تفصل بين ذروتين متعاقبتين لحقل الموجة الكهربائي الذي يتغير جيبياً خلال الزمن .. وهذا هو مقلوب التواتر .. الذي سوف يأتي ذكره لاحقاً ) وللتوصل إلى الأتوثانية لا بد من استخدام أشعة x .
2- يجب أن تُغطي أكبر مجال ممكن للتواتر ، وإن المدة الدنيا لنبضة ما تتناسب عكسياً مع توسعها بالتواتر ..
3- يجب أن تكون مترابطة أي إنها ، على الرغم من اهتزازتها بتواترات مختلفة ، يجب أن توجد جميعها ، عند لحظة معينة ، بحالة ذروة ، وهذا ما يؤدي إلى إنتاج النبضة الفائقة القِصر ..
ومنذ عام 1993 م اقترح بول كركم نموذجاً حيث يتماشى إنتاج التوافقيات من مرتبة عالية مع إصدار نبضات فائقة القِصر ..وعندما يصل الحقل المغناطيسي لليزر إلى حده الأعظم ، يكون شديداً بحيث يمكنه انتزاع إلكترون واحد من ذرة النيون مثلاً وتسريعه ، وبعد ذلك إعادته إلى الذرة ..ويصدر عن صدمة العودة ومضة أتوثانية من أشعة x ، بفضل الطاقة المكتسبة بالإلكترون في حقل الليزر .. وتَنتُج هذه العملية في كل مرة تكون فيها سعة الحقل الليزر في حدها الأعظم ، أي في جميع أنصاف الأدوار ، حيث لا يُبقى تداخل الومضات المتعاقبة إلا التواترات التوافقية ..
ولذلك تم تحريض ذرات النيون بنبضات ليزرية تحت حمراء قصيرة جداً ( 7 فمتو ثانية ) التي لا تولّد في الحقيقة إلا بضع ومضات أتوثانية .. ومن خلال اختيار التوافقيات الأكثر ارتفاعاً التي لا تَنتُج إلا من خلال جزء من اهتزاز الحقل الكهربائي لليزر ، عزل ومضة واحدة ..
وبالتالي تم تحسين طريقة مبنية على تأيين غاز نادر بنبضة أشعةx بوجود نبضة ليزرية تحت حمراء . وبتغيير مدة وصول ومضة الأتوثانية ضمن دور حقل الليزر ، لوحظ تغيراً في طاقة الإلكترونات المقذوفة …وهكذا تم القياس الأولي الأدنى من الفمتوثانية وتم استنتاج مدة نبضة 650 أتوثانية بدقة قياس قدرها 150 أتوثانية …
إن هذه النبضات ما تزال ضعيفة الشدة ومدتها تبلغ بضع مئات أتوثانية … غير أن ظاهرة توليد التوافقيات لا بد أن يتيح بسرعة الحصول على نبضات أقصر و أشدّ .. ومن خلالها يمكن التحكم بالحركات الإلكترونية بمقياس زمني مقداره أتوثانية …