جزيئات الضوء

قدم الدكتور عوفر فورستنبرج، الذي انضم مؤخرًا إلى هيئة التدريس في قسم فيزياء الأنظمة المعقدة في معهد وايزمان للعلوم، تقريرًا مؤخرًا عن تجربة نجح فيها مع شركائه في البحث في التسبب في تكوين أزواج الفوتون، نوع من "جزيئات الضوء"

لا تميل جزيئات الضوء، الفوتونات، إلى أن تكون لها حياة اجتماعية نشطة للغاية. يقوم كاشف الفوتون بقياس الضوء الذي يصل إليه، على سبيل المثال، من جهاز عرض ليزر، ويبلغ عن جزيئات الضوء الفردية، التي تصل في أوقات عشوائية مستقلة عن بعضها البعض. لكن الدكتور عوفر فورستنبرج، الذي انضم مؤخرًا إلى هيئة التدريس في قسم فيزياء الأنظمة المعقدة في معهد وايزمان للعلوم، قدم تقريرًا منذ وقت ليس ببعيد عن تجربة نجح فيها، مع شركائه البحثيين، في التسبب في تكوين الفوتون أزواج، نوع من "جزيئات الضوء".

في الواقع، تم إنشاء أزواج الفوتون عندما مر شعاع الليزر عبر غاز رقيق وبارد، مما أدى إلى خلق نوع من الجذب بين الفوتونات. أي أن الخصائص الفريدة لهذا الوسط تعني أنه من أجل الوصول إلى أدنى حالة طاقة ممكنة (التي يطمح إليها كل جسيم)، "يجب" أن تقترب الفوتونات من بعضها البعض، وتشكل أزواجًا.

في مختبر الدكتور فورستنبرج، في معهد وايزمان للعلوم، يخطط لبناء نظامين من شأنه أن ينتج "جزيئات الضوء": سيكون لدى النظام الأول الوسط الذي يخلق الظروف الملائمة للفوتونات للاقتراب من بعضها البعض شديدة البرودة، في حين أن النظام الأول سيكون له الوسط الذي يخلق الظروف الملائمة للفوتونات للاقتراب من بعضها البعض شديدة البرودة، بينما وسيعمل النظام الآخر في درجة حرارة الغرفة.

"في الواقع،" يقول الدكتور فورستنبرج، "لقد أطلقنا شعاعين من أشعة الليزر. شعاع واحد قوي نسبيًا، ويخلق نوعًا من النفق في غاز الوسط. إن الوسط الموجود في النفق أكثر شفافية بمليار مرة من الوسط الموجود خارجه، وهذا ما نسميه "الشفافية المستحثة كهربائيًا". ويأتي بعد ذلك شعاع الليزر الضعيف، الذي تتحرك فوتوناته ببطء عبر النفق (حوالي جزء من المليون من سرعة الضوء العادي). تصطدم هذه الفوتونات بذرات الغاز، مما يؤدي إلى اهتزاز إلكتروناتها بشكل فعال. وفي هذه الحالة تتحرك إلكترونات ذرات الغاز بعيدًا جدًا عن نواة الذرة. تسمى الذرات في هذه الحالة "ذرات ريدبيرج"، وهي أكبر بآلاف المرات من الذرات الساكنة."

عندما يتم إثارة زوج من الذرات في الغاز المتوسط ​​بواسطة زوج من فوتونات شعاع الليزر الضعيف، فإن الإلكترونات المتذبذبة تتصرف كزوج من الهوائيات التي تؤثر بينهما قوة. تُترجم هذه القوى الفعلية إلى تجاذب بين الفوتونات، مما يتسبب في تكوين أزواج الفوتون.

قد يلقي هذا البحث ضوءًا جديدًا على خصائص الضوء في عالم الكم وعلى جزيئات الضوء، الفوتونات؛ على سبيل المثال، كيف يختلف تأثير القوى بين الفوتونات عن تأثير القوى الفعلية بين جزيئات المادة في الطبيعة؟ يضيف الدكتور فورستنبرج: "من الممكن بهذه الطريقة أن نكتشف ظواهر فيزيائية جديدة". في غضون ذلك، فإن نظامًا مثل ذلك الذي يقوم ببنائه في مختبره بالمعهد، قادر على إنشاء "قطار منظم من الفوتونات"، يمكن أن يساعد في الجهود المبذولة لقياس موجات الجاذبية من خلال القياس البصري.

شخصي

ولد الدكتور عوفر فورستنبرغ ونشأ في ريشون لتسيون. خلال خدمته العسكرية في برنامج "تلبيوت"، درس للحصول على درجة البكالوريوس في الفيزياء في الجامعة العبرية في القدس، ومن ثم حصل على درجة الماجستير والماجستير في التخنيون. أجرى أبحاث ما بعد الدكتوراه في جامعة هارفارد ومعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. في أغسطس 2014، عاد إلى إسرائيل وانضم إلى هيئة التدريس في معهد وايزمان للعلوم.