جائزة نوبل في الفيزياء لرواد الاتصالات البصرية وأجهزة الاستشعار CCD

قررت الأكاديمية الملكية السويدية للعلوم منح جائزة نوبل في الفيزياء لعام 2009 على جزأين، منحت نصف الجائزة للبروفيسور تشارلز كاو من هونج كونج الذي قام بتطوير الألياف الضوئية، وسيتم تقسيم النصف الآخر بين ويليارد بويل و جورج سميث من مختبرات بيل في نيوجيرسي هو من قام بتطوير CCD

قررت الأكاديمية الملكية السويدية للعلوم منح جائزة نوبل في الفيزياء لعام 2009 على جزأين، منحت نصف الجائزة للبروفيسور تشارلز كاو، الباحث في مختبرات تقييس الاتصالات في هارلو بالمملكة المتحدة والجامعة الصينية في هونغ كونغ. "لإنجازاته الرائعة في نقل الضوء في الألياف الضوئية للاتصالات الضوئية." أما النصف الثاني فسيتم تقسيمه بين ويليارد بويل وجورج سميث من مختبرات بيل في نيوجيرسي للابتكار في مجال التصوير على دوائر أشباه الموصلات - أجهزة استشعار CCD.

وساهم الفائزون بشكل فردي في الإنجازين العلميين اللذين ساعدا في تشكيل البنية التحتية لشركة الشبكات اليوم. لقد طوروا ابتكارات عملية لحياتنا اليومية وطوروا أدوات جديدة للبحث العلمي.

في عام 1966، قام تشارلز كاو بالاكتشاف الذي أدى إلى اختراق في مجال الاتصالات البصرية. لقد حسب بعناية كيفية نقل الضوء عبر مسافات كبيرة باستخدام الألياف الضوئية المصنوعة من الزجاج. وبفضل هذا التطور، أصبح من الممكن نقل الإشارات الضوئية لمسافة تزيد عن مائة كيلومتر، مقارنة بـ 20 مترًا في الكابلات التي كانت متوفرة حتى الستينيات.

ألهمت حماسة كاو باحثين آخرين لمشاركة رؤيته، والتي دخلت حيز الإنتاج الضخم بعد أربع سنوات فقط، في عام 1970. تتيح الألياف الضوئية اليوم إمكانية نقل جميع الاتصالات والحفاظ على المجتمع المترابط الذي نعيش فيه، وهي تحمل اليوم كل حركة مرور الإنترنت والمكالمات الهاتفية والحزم والنصوص والفيديو وكل شيء في أجزاء من الثانية.

ولو قمنا بقياس الطول التراكمي للألياف الضوئية التي تحيط بالعالم لوصلنا إلى أكثر من مليار كيلومتر، وهو ما يكفي للدوران حول الأرض 25 ألف مرة، وهذا الطول يزداد بآلاف الكيلومترات كل ساعة.

كما ذكرنا سابقًا، يتكون جزء كبير من حركة المرور على الإنترنت من الصور الرقمية، والتي تتعلق بالنصف الثاني من الجائزة. في عام 1969، قام ويليارد بويل وجورج سميث بتطوير أول جهاز استشعار رقمي (CCD، وهو اختصار للجهاز المزدوج الشحنة). يستخدم CCD التأثير الكهروضوئي، وهي النظرية التي شارك فيها ألبرت أينشتاين والتي حصل عليها على جائزة نوبل في عام 1921. ومن خلال هذا التأثير يتم تحويل الضوء إلى إشارات كهربائية وكان التحدي في تصميم حساس الصورة هو قراءة كميات كبيرة من نقاط الصورة أو البيكسلات في وقت قصير.

CCD هي العين الإلكترونية للكاميرات الرقمية. لقد أحدث ثورة في صناعة التصوير الفوتوغرافي، لأنه أصبح من الممكن التقاط الضوء إلكترونيًا بدلاً من التقاطه في الفيلم. تُستخدم تقنية CCD أيضًا في العديد من التطبيقات الطبية، على سبيل المثال التصوير داخل جسم الإنسان، سواء للتشخيص أو كوسيلة مساعدة في العمليات الجراحية المجهرية.

أصبح التصوير الرقمي أداة لا يمكن الاستغناء عنها في العديد من مجالات البحث. قدمت CCD إمكانات جديدة لعرض الأشياء التي كانت مخفية سابقًا. لقد أعطتنا صورًا واضحة لأماكن بعيدة في الكون وكذلك في أعماق المحيطات.