تغطية شاملة

حول حدود التأثير الكهروضوئي

باستخدام التأثير الكهروضوئي الكلاسيكي، أثبت أينشتاين في عام 1905 أن الضوء له أيضًا خصائص جسيمية. لكن عندما يتعلق الأمر بطول موجي يبلغ 13 نانومتر فقط، وقوة إشعاع عالية تبلغ بيتاوات (10 أس 15 واط) لكل متر مربع، فإن شيئًا آخر يحدث

التأثير الكهروضوئي
التأثير الكهروضوئي

باستخدام التأثير الكهروضوئي الكلاسيكي، أثبت أينشتاين في عام 1905 أن الضوء له أيضًا خصائص جسيمية. لكن الضوء ذو الشدة العالية جدًا، يسبب حدوث أشياء معجزة. هذا ما اكتشفه علماء من Physiklich Technische Bundesanstalt (PTB) وزملاء من معهد Desi في هامبورغ، بمساعدة Laser Flash - وهو ليزر إلكتروني حر كبير للأشعة السينية. يتم وصف النماذج الحالية المبنية على فكرة أينشتاين ببساطة على النحو التالي: إذا كان للفوتون طاقة كافية، فيمكنه إخراج إلكترون داخلي من الذرة.

لكن عندما يتعلق الأمر بطول موجي يبلغ 13 نانومتر فقط، وقوة إشعاع عالية تبلغ بيتاوات (10 أس 15 واط) لكل متر مربع، فإن شيئًا آخر يحدث، على الأقل مع نوع معين من الذرات: في ذرات الكون. مادة الزينون، عندما ترسل حزمة من الموجات الضوئية، فإنها تتسبب في قذف عدد كبير من الإلكترونات الداخلية. ويعتمد هذا التأثير بشكل مباشر على نوع المادة، وليس فقط على قوة الإشعاع المحفز، كما كان يعتقد في الماضي. إن البحث المنشور الآن في مجلة Physical Review Letters له آثار على التجارب التي ستجرى في منشآت ليزر الأشعة السينية حول العالم.

لقد أراد العلماء في الواقع تطوير طرق لتعديل أشعة الليزر السينية وفقًا لمستويات الإشعاع. لقد قاموا بإثارة أنواع مختلفة من الغازات لتقوية قوة الليزر من تأثير التأين. كان الهدف هو تعديل الليزر بحيث يتمكن، على سبيل المثال، من إجراء الطباعة الحجرية في ضوء الأشعة فوق البنفسجية الشديدة (EUV). ويعتبر هذا النوع من الطباعة الحجرية بطول موجي 13 نانومتر فقط، تقنية المستقبل في إنتاج أصغر شرائح الكمبيوتر.

ولكن خلال التجارب التي تم إجراؤها على فلاش، وهو ليزر الإلكترون الحر في هامبورغ، والذي يتيح، من بين أمور أخرى، الطباعة الحجرية فوق البنفسجية المتطرفة، توصل العلماء بشكل غير متوقع إلى اكتشافات تقوض أسس الفيزياء.

وبمساعدة التأثير الكهروضوئي، يصطدم جسيم ضوئي واحد (فوتون) ذو طاقة كبيرة بما فيه الكفاية بالذرة ويتسبب في انبعاث إلكترون واحد. ويمكن حساب هذه العملية، التي توضح البنية الكمومية للضوء، باستخدام معادلات أينشتاين. عند شدة عالية جدًا، يمكن أن يحدث أيضًا التأين متعدد الفوتونات، وهي عملية يتم فيها قصف ذرة مادة بحزم من الفوتونات وهذا يتسبب في انبعاث الذرة لعدة إلكترونات داخلية في نفس الوقت.

لكن هذه النماذج النظرية تفشل في تفسير عمليات الأشعة السينية الناعمة مثل تلك التي تحدث في ومضات الليزر. ووفقا للتجارب، فإن طبيعة المادة والروابط بين الإلكترونات الموجودة في الذرات تؤثر أيضا على مستويات الإثارة.

سيكون البحث في هذا المجال بمثابة أساس مهم للتجارب المستقبلية في منشآت ليزر الأشعة السينية الكبيرة التي سيتم بناؤها في الولايات المتحدة الأمريكية واليابان وأوروبا.

إلى البيان الصحفي للباحثين

تعليقات 15

  1. شاي،
    لست متأكدا من أنني أفهم ما تعنيه. ما التجربة؟ على سبيل المثال، يتسبب المجهر الإلكتروني الماسح في حدوث إثارة ثانوية وغيرها من الإلكترونات من السطح القريب منه، وهذه هي الطريقة التي تحصل بها على الصورة.
    ينحرف المجهر الإلكتروني المخترق داخل المادة وبالتالي يحصل على صور الحيود.
    ولكن أين "يتدخل" المجهر في التجربة؟

  2. طازج:
    في ذلك الوقت رأيت مقطعًا من "ما نعرفه عن Bleep" وتوقفت عندما غمرني الغثيان.
    لا أعرف إذا كان القسم الذي أحضره شاي يظهر هناك (لا يبدو لي ذلك لأنه بالفعل من الفيلم يتضح أن الوعي ليس ضروريًا وفكرة الفيلم مبنية على الحاجة الوهمية للوعي ولكن كما ذكرنا - رأيت قسمًا فقط).
    هذا الفيديو، على أية حال، يبدو جيدًا نسبيًا بالنسبة لي.
    هل أنت متأكد حقًا أنه جزء من هذا الفيلم؟

  3. وتبين أن المجهر الإلكتروني يتداخل مع التجربة ويتسبب في انهيار الموجة
    عن طريق مسح العينة باستخدام شعاع الإلكترون

  4. نعم، حاولت أن أوضح لشاي أن "الوعي" ليس ضروريًا لانهيار الدالة الموجية. كل ما هو مطلوب هو أداة يمكنها قياس قيم المعلمة التي تم اختبارها - الطاقة، والموضع، وما إلى ذلك.

  5. شاي وأورين:
    وحتى لا أحصل على انطباع خاطئ، أود أن أوضح:
    ليست هناك حاجة لمراقب الإنسان.
    حتى لو تم وضع جهاز قياس في مكان لا يلاحظ فيه أحد نتائج قياساته، فسيكون هناك انهيار في الدالة الموجية.

  6. شاي،
    وهذا واضح – أي عملية تعطيك بعض المؤشرات للقياس فإن هناك انهيارًا للدالة الموجية.

    إذا لم تكن قادرًا على رؤية النتائج أثناء المشاهدة، فأنت لا تؤثر على وظيفة الموجة.
    على سبيل المثال، إذا كان من الممكن رؤية النتائج فقط باستخدام المجهر الإلكتروني، فإن النظر في اتجاه التجربة بالعين المجردة لن يؤثر على النتيجة.
    مثل قطة شرودنغر - إن إدراك أن القطة موجودة في الصندوق وأنها حية أو ميتة لن يؤثر على حالتها حتى تفتح الصندوق فعليًا وترى النتيجة - وعندها فقط تنهار الدالة الموجية.

  7. حول الفيديو http://www.youtube.com/watch?gl=US&v=DfPeprQ7oGc

    لا توجد معلومات كافية عن العارض مما يتسبب في انهيار الموجة
    هل تمت المشاهدة على المستوى الذري أم المشاهدة العادية؟
    إذا كانت عملية المراقبة (الاختبار على المستوى الذري) في الواقع يتم تطبيق قوة إضافية تؤدي إلى انهيار الموجة.
    وإذا كان المشاهدة عادية
    هل مستوى وعي الشخص بالتجربة يسبب الانهيار؟
    فهل مشاهدة حياتها وليس آدم أيضا تتسبب في انهيار الموج
    هذه التجربة كما قدمت مليئة بالثقوب مثل الجبن

  8. هل استطيع ان اسال سؤال؟
    إذا كان كل من الفوتون حسب التأثير الكهروضوئي والإلكترون جسيمات أحادية البعد؛ وهكذا يزعم التأثير الكهروضوئي، فكيف يمكن أن يتصادما ويبتلعان؟

ترك الرد

لن يتم نشر البريد الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها *

يستخدم هذا الموقع Akismat لمنع الرسائل غير المرغوب فيها. انقر هنا لمعرفة كيفية معالجة بيانات الرد الخاصة بك.