لم يكن ألبرت أينشتاين مقتنعًا تمامًا بميكانيكا الكم، وكان محل اعتراضه بالتحديد على مفهوم التشابك، وهو الرأي الذي يقول بإمكانية تأثر الجسيم بجسيم آخر ليس قريبًا منه، ما يشير إلى أن فهمنا لها كان غير مكتمل.

أظهرت التجارب منذ ذلك الحين أن التشابك الكمومي ممكن بالفعل، وأنه يمكن توصيل جسيمين متشابكين على مسافة ما، عكس ما كان يظنه أينشتاين، أما الآن فالتجربة الجديدة تؤكد ذلك لكن بطريقة لم نرها من قبل.

استخدم العلماء أنبوبًا طوله 30 مترًا مبرّدًا إلى درجة الصفر المطلق تقريبًا، وذلك لإجراء اختبار بيل الذي يعني قياسًا عشوائيًا على جسيمين متشابكين (بت كمومي) في نفس الوقت.

يقترح اختبار بيل عدم مساواة رياضية، وفي حال عدم تحققها ستُظهر أن نظرية ميكانيكا الكم متماسكة، ما يثبت خطأ أينشتاين.

تجاوزت التجربة الجديد المسافات المعتادة لاختبار بيل، لكنها أيضًا استخدمت دارات فائقة التوصيل لإدارة الاختبار، ومن المتوقع أن تؤدي هذه الدارات دورًا مهمًا في تطوير الحواسيب الكمومية. وبسبب طريقة بناء التجربة باستخدام مئات الدارات الإلكترونية بحجم ميكرومتر، من الممكن استخدام النسخة المعدلة بعدة طرق.

يقول عالم فيزياء الكم سيمون ستورز من معهد زيورخ الفيدرالي للتكنولوجيا في سويسرا: «باستخدام نهجنا هذا نستطيع إثبات انتهاك عدم المساواة بكفاءة أفضل مما هو ممكن في الإعدادات التجريبية الأخرى، وهذا يجعلها مثيرة للاهتمام للتطبيقات العملية خصوصًا».

ومن أهم الأمثلة للتطبيقات العملية الاتصالات المشفرة الآمنة.

[caption id="attachment_132181" align="aligncenter" width="642"]<a href="https://www.ibelieveinsci.com/wp-content/uploads/BellTest.webp"><img class="size-full wp-image-132181" src="https://www.ibelieveinsci.com/wp-content/uploads/BellTest.webp" alt="(صورة تتضمن تجربة اختبار بيل للجسيمات المتشابكة)" width="642" height="684" /></a> (صورة تتضمن تجربة اختبار بيل للجسيمات المتشابكة)[/caption]

مع أن تحديات بناء الآلة وضبطها الجيد كثيرة، فإن الباحثين واثقون من قدرتها على أن تتكيف للعمل على نطاقات أوسع أيضًا، ما يزيد ما نعرفه أكثر عن ميكانيكا الكم أكثر مما وصل إليه العالم الفيزيائي ألبرت أينشتاين.

يقول عالم فيزياء الكم أندرياس فالراف من معهد زيورخ الفيدرالي للتكنولوجيا: «تتضمن الأجهزة 1.3 طنًا من النحاس ونحو 14000 برغي، بالإضافة إلى قدر كبير من المعرفة الفيزيائية والدراية الهندسية».

لإزالة جميع الثغرات المحتملة من اختبار بيل، تؤخذ القياسات في وقت أقل مما يستغرقه الضوء للانتقال من طرف إلى آخر، ما يثبت عدم تبادل المعلومات بينهما.

لذلك فباستخدام هذا الإعداد، استغرق الأمر 110 نانوثانية للانتقال عبر الأنبوب، وأُخِذت القياسات في وقت أقل. استخدم الباحثون فوتونات الميكروويف لإنشاء التشابك، وقيّموا أكثر من مليون قياس لإظهار الانتهاك في عدم المساواة لتجربة بيل.

كان ذلك أطول فصل بين اثنين من الجسيمات المتشابكة فائقة التوصيل حتى الآن، ويُظهر أيضًا مستقبلًا واعدًا لتقنية الكيوبت، فمن الممكن في النهاية استخدام نفس التكنولوجيا الموضحة بهذه التجربة في الحواسيب الكمومية بأكملها.

كتب الباحثون أيضًا في دراستهم التي نشرتها مجلة Nature: «يوضح عملنا أن اللاموضعية الكمومية تشكل مصدرًا جديدًا مهمًا في تكنولوجيا المعلومات الكمومية، وبالوسع تحقيقها باستخدام الدارات فائقة التوصيل، ولذلك تطبيقات محتملة في الاتصالات الكمومية والحوسبة الكمومية والفيزياء الأساسية».

اقرأ أيضًا:

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/الحوسبة-الكمومية-2/">رقم قياسي جديد في الحوسبة الكمومية أساسه وحدة معالجة مركزية مؤلفة من ستة كيوبتات</a>

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/مبدأ-التشابك-الكمي-يحل-إحدى-أقدم-المسا/">مبدأ التشابك الكمي يحل إحدى أقدم المسائل الرياضية</a>

ترجمة: خالد عامر

تدقيق: محمد حسان عجك

<a href="https://www.sciencealert.com/quantum-experiment-shows-how-einstein-was-wrong-about-one-thing/">المصدر</a>

تجربة كمومية جديدة تثبت أن أينشتاين كان مخطئًا في شيء واحد

QvRaYvVZDeFFiQrBidjnd4

تعرف فريق من الكيميائيين من جامعة أوساكا في اليابان بالتّعرف على نوع من الكريستال يحمل خاصيّة نادرة، وهي عند تعرّضه للأشعة فوق البنفسجية الباردة (UV) فإن المادة العضوية الصلبة تتحول إلى سائل.

علاوة على ذلك، يخضع هذا الكريستال لسلسلة من التغيّرات المثيرة للاهتمام في لمعانه في أثناء ذوبانه، ما يشير إلى تغيّرات في بنيته الداخلية على المستوى الجزيئي.

على الرغم أنه من غير الاعتيادي حدوث ذلك، فإنها ليست أول مادة مُكتشفة تخضع لما يُعرف بعملية الانتقال أو التحول من حالة الكريستال الصلبة إلى الحالة السائلة باستخدام الضوء (PCLT).

إن القدرة على دراسة التحول المادي باستخدام الضوء يمكنها أن تساعد العلماء على فهم أفضل لهذه العملية، ما قد يُساهم في مجالات واسعة من الاستخدامات المحتملة في التكنولوجيا الضوئية والإلكترونيات وفي توصيل مفعول الأدوية داخل الجسم بطريقة أفضل.

يقول الكيميائي ماو كومورا:«هذا أول كريستال عضوي نعرفه يُظهر تطورًا في لمعانه في أثناء عملية ذوبانه، كما يُظهر تغيرات في الشدة واللون من الأخضر إلى الأصفر».

تُعد هذه المادة نوعًا من المركبات العضوية المعروفة باسم diketone غير المتجانسة، التي أطلق عليها الفريق البحثي اسم (SO) لوجود عنصريّ الكبريت والأكسجين في تركيبها الحلقي.

عند تعرّض الكريستال للأشعة فوق البنفسجية للمرة الأولى، يُضيء المركب الكريستالي (SO) بلونٍ أخضرٍ باهت. ومع استمرار التعرض للأشعة، فإنه يضيء باللون الأصفر ويذوب ببطء.

يتّضح بالاستناد إلى الملاحظات الدقيقة للحدود بين حالات المادة، أن التسخين ليس مسؤولًا عن الانتقال من حالة إلى أخرى.

وجد فريق الكيميائيين باستخدام الحسابات النظرية ومجموعة متنوعة من التقنيات الدراسية، بما في ذلك تحليل الأشعة السينية وتحليل الخصائص الديناميكية الحرارية، بالإضافة إلى بيانات من الأبحاث السابقة، أن مادة الكريستال (diketone (SO كانت تتحوّل بالفعل من شكل جزيئي منحرف إلى آخر مستوٍ.

حصلوا أيضًا على مزيد من النتائج من مركّبات كريستالية أخرى مماثلة، إما أنها لم تَذُب أو ذابت ولكن لم يتغير لونها، وهذا الأمر يُخبر الباحثين بشيءٍ عن التغيّرات الجزيئية التي تحدث عندما تتحول هذه الكريستالات من مواد صلبة إلى سوائل.

يقول الكيميائي يوسوكي تاني، من جامعة أوساكا: «وجدنا أن التغيّرات في اللمعان تنشأ من عمليات متسلسلة من التفكك الكريستالي والتغيّرات التوافقية السابقة لعملية الذوبان».

وبالرجوع إلى ما سَبق، يتضح وجود شيء مميز حول الترتيب الجزيئي لهذه المواد، ما يعني أنها تذوب وتتنقّل بين المراحل المختلفة عند تعرضها لأنواع معينة من الضوء.

فإمكانية القدرة على التحكم في المواد باستخدام الضوء في التطبيقات مفيدة للغاية، فهي يَسيرة التّكلفة نسبيًا وسهلة التنفيذ وصديقة للبيئة وغير مضرة.
أحد الأمثلة على هذه التطبيقات التي اقترحها الباحثون عبارة عن مادة لاصقة قابلة للانعكاس يمكن تعديلها بواسطة التعرض للضوء.

المفتاح للتقدم الموضّح في هذه الدراسة هي الطريقة التي يُغيّر بها لون الكريستال (diketone (SO، ما أعطى الباحثين نظرة ثاقبة حيّة لما كان يحدث على أصغر المقاييس داخل المركّب الكريستالي.

يقول الكيميائي يوسوكي تاني: «لقد تمكّنا باستخدام هذه المؤشرات المرئية، للخطوات التي تمّت بها عملية الانتقال من حالة الكريستال الصلبة إلى السائل باستخدام الضوء (PCLT)، من تعزيز الفهم الحالي لذوبان الكريستالات على المستوى الجزيئي».

نُشر هذا البحث في مجلة العلوم الكيميائية.

اقرأ أيضًا:

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/%d8%a7%d9%84%d9%83%d8%b1%d9%8a%d8%b3%d8%aa%d8%a7%d9%84-%d8%a7%d9%84%d8%b3%d8%a7%d8%a6%d9%84-%d8%ad%d8%a7%d9%84%d8%a9-%d8%ac%d8%af%d9%8a%d8%af%d8%a9-%d9%85%d9%86-%d8%a7%d9%84%d9%85%d8%a7%d8%af%d8%a9/">الكريستال السائل حالة جديدة من المادة اقترب العلماء من اكتشافها</a>

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/%d8%a7%d9%84%d8%a8%d9%84%d9%88%d8%b1%d8%a9-%d8%a7%d9%84%d8%b3%d8%a7%d8%a6%d9%84%d8%a9-%d8%a8%d9%84%d9%88%d8%b1%d8%a9-%d8%b3%d8%a7%d8%a6%d9%84%d8%a9/">البلورات السائلة - حالة المادة الغريبة</a>

ترجمة: خالد عامر

تدقيق: فادي الخطيب

<a href="https://www.sciencealert.com/strange-crystal-melts-and-changes-color-when-exposed-to-light">المصدر</a>

اكتشاف نوع غريب من الكريستال يذوب ويتغير لونه عند تعرضه للضوء

img_211207_titansubmersible

بعد الاكتشاف المحزن والمحبط لحطام غواصة تيتان في قاع المحيط، سيتحول تركيز فرق الإنقاذ وجهود نحو فهم أسباب الحادث ومعرفتها.

وفقًا لتصريح الأدميرال جون موجر، فإن ما وجدته فِرق الإنقاذ كان مرتبطًا بانبجار كارثي، إذ عثروا في قاع المحيط على بقعتين من الحطام، واحدة تحتوي ذيل غواصة تيتان المخروطي والأخرى إطار أو الهيكل المصمم لهبوطها، ما يشير إلى أن الغواصة انهارت وبالتالي بتباعد قطعها.

تشير أنماط الحطام إلى وجود تسرب في لحظة ما من رحلة الغواصة تيتان، وقد كانت حينها على عمق في البحر يتكافئ فيه ضغط الماء عليها مع ما يقارب وزن برج إيفل، يبقى الركاب في أمان من ضغط آلاف الأطنان هذا ما داموا في الحجرة الداخلية للغواصة، ولكن إذا حدث تمزّق في البنية فإن الضغط الخارجي سيسبب تفكك ألياف الكربون لجسم الغواصة.

لإجابة السؤال الغامض حول سبب حدوث هذا الحادث الكارثي وما الذي كان يمكن فعله لمنعه، ستجمع السلطات كل قطعة من الحطام التي يعثرون عليها. ويقول ريان رامزي بوصفه قبطان غواصة سابق في البحرية الملكية البريطانية:

«لا يوجد صندوق أسود، لذلك لن نستطيع تتبع تحركات أخيرة من غواصة تيتان بنفسه، ولكن بخلاف ذلك، فإن عملية التحقيق لا تختلف عن عملية التحقيق عند تحطم الطائرة».

سيبحثون بالتحديد عن موقع التمزق، وسيكون ذلك صعبًا ﻷن جسم غواصة تيتان تحول إلى قطع حطام صغيرة، والأصعب إنهم سيستخدمون معدات التحكم عن بعد لجمعها من أعماق البحر المظلمة.

أشارت شركة أوشنغيت على موقعها أن الغواصة مزودة بنظام يراقب صحة جسم الغواصة في الزمن الحقيقي، إذ يعتمد على مدخلات حساسات صوتية وأدوات قياس الإجهاد، ويحللها لدراسة تأثير تغيرات الضغط على سلامة البنية بينما تتعمق الغواصة في البحر أكثر فأكثر.

فهو نظام إنذار مبكر بالأساس، لو أنه يعمل كما يجب لحذّر قبطان غواصة تيتان بحدوث صدع في جسمها ليتجه للسطح، وكان ذلك ليساعد على تجنب المأساة كلها، وإن كان الصدع سبب ذلك فإن المحققين يريدون معرفة سبب فشل هذا النظام.

[caption id="attachment_133380" align="aligncenter" width="976"]<a href="https://www.ibelieveinsci.com/wp-content/uploads/130183022_subparts.png.webp"><img class="size-full wp-image-133380" src="https://www.ibelieveinsci.com/wp-content/uploads/130183022_subparts.png.webp" alt="(صورة لحطام الغواصة التي يُعتقد أنها تتضمن مجسم الهبوط والغطاء الخلفي)" width="976" height="614" /></a> (صورة لحطام الغواصة التي يُعتقد أنها تتضمن مجسم الهبوط والغطاء الخلفي)[/caption]

وأوضح القبطان أيضًا أنه فور إعادة محققي فرق الإنقاذ للأجزاء والقطع إلى السطح، سيبحثون عن بنية الكسر في الهيكل المصنوع من ألياف الكربون، وهو أمر أساسي لمساعدتهم على فهم ما حدث في تلك اللحظات الأخيرة للغواصة تيتان. ستُفحص كل قطعة من كثب تحت المجهر لرؤية اتجاه خيوط ألياف الكربون بحثًا عن التمزقات التي تشير إلى المكان الدقيق الذي حدث فيه بداية الصدع.

السؤال الحاسم الذي اقترحه بعض الخبراء هو: إذا كان هذا ما حدث، فهل كان ذلك بسبب نقص الاختبارات المناسبة للغواصة تيتان قبل التشغيل؟

معظم الغواصات التجارية تحتاج إلى توثيق، وهي عملية تتضمن فحص الجسم الخارجي والتأكد من مطابقته المواصفات المعيارية، لكن غواصة تيتان لم تمتلك هذا التوثيق لأن الشركة قالت أن الغواصة تجريبية، وعليه فإن عمليات المطابقة الحالية لا تناسب الاختراعات الحديثة فيها، علمًا بأن وجهة النظر هذه تثير تساؤلات منذ بضع سنوات.

يقول البروفيسور ديفيد أندروز من جامعة لندن: «قد يكون هذا مقبولًا إذا كان البحث العلمي هو صنعة الشركة لدفع حدود ما نعرفه، أما عندما تبدأ بكسب أموال من الركاب فإن ذلك يثير التساؤلات».

سيتضمن التحقيق تركيزًا على جانب آخر أيضًا، في كل مرة نزلت فيه غواصة تيتان إلى عمق ما، فإن جسمها تعرض لضغط هائل من الماء، ما أدى إلى تقلصها قليلًا، وكانت تعود إلى حجمها الطبيعي بعد خروجها، إن تعرضها لهذا كثيرًا قد يؤدي إلى ضعف موادها وضعفها بالنتيجة. من غير الواضح إن كان العاملون يفحصون جسم الغواصة بحثًا عن صدوع صغيرة بعد كل رحلة، وإن كانوا يفعلون ذلك فعلًا فهل كانت عملية الفحص شاملة بما يكفي، كأن تتضمن تصويرًا بالأشعة السينية بحثًا عن عيوب ميكروية.

من غير الواضح في هذه المرحلة أي وكالة ستتولى قيادة التحقيق، إذ لا يوجد بروتوكول لمثل هذه الحوادث مع الغواصات. يقول الأدميرال ماوجر: «إن الأمر معقد خصوصًا لأن حادث الغواصة تيتان وقع في جزء بعيد من المحيط يشارك في هذه المنطقة دُول أو أشخاص من جنسيات مختلفة». ولكن بما أن خفر السواحل الأمريكي أدى دورًا رائدًا في هذه العملية حتى الآن، فمن المرجح أن يستمر في تأدية دور مهم في التحقيقات حول الحادث.

اقرأ أيضًا:

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/كيف-تعمل-الغواصات-؟/">كيف تعمل الغواصات ؟</a>

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/التيتانيك/">حقائق عن التيتانيك: السفينة التي لا تغرق</a>

ترجمة: خالد عامر

تدقيق: محمد حسان عجك

<a href="https://www.bbc.com/news/science-environment-65994181/">المصدر</a>

ماذا حدث للغواصة السياحية تيتان؟ وكيف انفجرت بالقرب من حطام سفينة التيتانك؟

notebook_scilife_1

إن السبب الوحيد لعدم سماعنا صوت الشمس هو عدم انتقال الصوت عبر الفراغ في الفضاء الخارجي. إذ تبدو الشمس هادئة جدًا بالنسبة للأرض مع إنها قوة جبارة لا تصدق.

نرى الشمس كرة خاملة من الحرارة البيضاء لأن الصوت لا ينتقل عبر الفضاء، ولو كان هذا ممكنًا، لكان الضجيج في محور نظامنا الشمسي سيكون مزعجًا للغاية.

الشمس في الأساس تفاعل اندماج نووي عملاق، يضخ الكثير من الطاقة التي تدفئ كوكبنا وتضيئه بأكمله، وكذلك أيضًا بالنسبة لبقية النظام الشمسي.

الأصوات الصادرة غير مسموعة، لأن الصوت لا ينتقل عبر الفضاء لأنه عبارة عن فراغ، فلا وجود للجزيئات القادرة علي حمل الاهتزازات الصوتية.

وفي موضوع طرح على موقع Reddit لعام 2015 سؤال حول مدى ارتفاع صوت الشمس، إذا كان الصوت ينتقل افتراضيًا عبر الفضاء كما يفعل عبر الغلاف الجوي للأرض. فأجاب كريج دي فورست هذا السؤال بوصفه عالمًا رائدًا في الفيزياء الشمسية من قسم دراسات الفضاء في معهد أبحاث الجنوب الغربي، وأَوضح كريج بعد القيام ببعض الحسابات، أن الشمس ستصدر نظريًا ضوضاء تبلغ حوالي 100 ديسيبل تقريبًا، بصوت عالٍ كالوقوف بجوار مكبر صوت في حفل موسيقى الروك أو ملهى ليلي مزدحم، وهذا أمر رائع عندما تفكر في أن الشمس تبعد عنا 150 مليون كيلومتر.

وقال أيضًا: «الشمس صاخبة جدًا الشيء الجيد أن الصوت لا ينتقل عبر الفضاء».

أضاف كريج أيضًا أنه لدينا فكرة عن جودة الصوت بفضل العديد من الأدوات العلمية، مثل جهاز (MDI) المثبت على المركبة الفضائية SOHO التي تدور حول الشمس على بعد 1.6 مليون كيلومتر عن الأرض.

الموجات الصوتية الصادرة عميقة جدًا لدرجة أنها عادة ما تكون بترددات منخفضة جدًا فلا تستطيع الأذن البشرية سماعها، وهي ليست نغمة موجية فردية، بل نمط معقد جدًا من الموجات الصوتية، يشبه إلى حد ما صوت الجرس.

لجعل الأصوات في الفضاء مسموعة لآذاننا، يجب على العلماء تسريع موجاتها عشرات الآلاف من المرات، وضغط أسابيع من الاهتزازات المرصودة في بضع ثوان.

عليه فإن النتيجة التي تسمعها مقلصة ومصفاة جدًا، فتكون النتيجة النهائية لهذه العملية هي همهمة منخفضة ونابضة، غريبة بعض الشيء ولكنها هادئة.

وأوضح الدكتور دي فورست في منشور موقع Reddit أيضًا: «الصوت الفعلي غير المُصفى للشمس هو أكثر نشازًا بكثير، وسيبدو للأذن أقل شبهًا بصوت الرنين وأكثر شبهًا بالضوضاء».

يبدو من خلال المقاطع الصوتية لأصوات الشمس، أن الأرض ما تزال الكوكب الأفضل صوتًا في النظام الشمسي.

اقرأ أيضًا:

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/رصد-نوع-جديد-من-الموجات-الشمسية-قد-يفتح/">رصد نوع جديد من الموجات الشمسية قد يفتح أفقًا لدراسات واسعة</a>

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/هل-تساءلت-من-قبل؟-كيف-يعمل-الصوت؟/">هل تساءلت من قبل؟ كيف يعمل الصوت؟</a>

ترجمة: خالد عامر

تدقيق: بشير حمّادة

مراجعة: محمد حسان عجك

<a href="https://www.iflscience.com/what-does-the-sun-sound-like-immensely-noisy-apparently-69087">المصدر</a>

خالد عامر

الأعمال

تجربة كمومية جديدة تثبت أن أينشتاين كان مخطئًا في شيء واحد

اكتشاف نوع غريب من الكريستال يذوب ويتغير لونه عند تعرضه للضوء

ماذا حدث للغواصة السياحية تيتان؟ وكيف انفجرت بالقرب من حطام سفينة التيتانك؟

هل سمعنا صوت الشمس من قبل؟ وكيف استطعنا رصده؟