فرآیند دیدن، بسیار شگفت انگیز است و نور، رکن اصلی این فرآیند است. نور متشکل از بسته های انرژی یا همان فوتون هایی است که با اتم ها یا ملکول ها، برهمکنش می کنند. برخی از این فوتون ها از چشم منعکس می شوند و برخی، جذب آن می شوند. اما دلیل اینکه کدام یک از این فرآیند رخ دهد، انرژی فوتون یا به عبارتی رنگ آن است. وقتی به لحظه برهمکنش نور و ماده ، نگاه می کنیم، حقایق تازه ای نمایان می شود و این دقیقا کاری است که دانشمندان CQT دانشگاه ملی سنگاپور انجام داده اند. نتایج این پژوهش جالب، ۴ روز پیش در ژورنال معتبر Nature Communications منتشر شد. با دیپ لوک همراه باشید…
دانشمندان در این پژوهش روی یک سوال تمرکز کردند: شکل یک فوتون، چگونه بر جذب آن توسط یک اتم، تاثیر می گذارد؟ ما فوتون ها را موجوداتی پخش شده در فضا و زمان تصور نمی کنیم، بلکه آنها را دارای یک شکل مشخص، فرض می کنیم؛ اما جالب است بدانید فوتون های این آزمایش، آنقدرها هم جمع و جور نبودند و چهار متر، طول داشتند! دانشمندان توانستند شکل فوتون ها را به دقیق ترین شکل ممکن، تنظیم کنند. آنها برهمکنش اتم های روبیدیوم و فوتون های مادون قرمز را بررسی کردند.
در واقع، دانشمندان در این آزمایش، بنیادی ترین برهمکنش نور و ماده را تماشا کردند. زمان لازم برای عبور فوتون چهار متری این آزمایش از یک اتم، حدود ۱۳ نانوثانیه بود. با فرستادن هر فوتون به سوی اتم، دانشمندان، توجه می کردند که آیا اتم، برانگیخته می شود یا نه. محققان با یادداشت دفعات برانگیختگی و با جمع آوری آنها، احتمال جذب یک فوتون را به عنوان تابعی از زمان، رسم کردند.
دانشمندان، دو شکل مختلف فوتون را آزمایش کردند، فوتون شماره ۱ که سر کم نور و دم پر نور داشت و فوتون شماره ۲ که سر نورانی و دمی کم نور داشت. صدها میلیون اندازه گیری در ۱۵۰۰ ساعت، نشان داد که احتمال کل برای اینکه یک اتم روبیدیوم، یک فوتون را جذب کند، تنها ۴ درصد است! اما وقتی دانشمندان همین فرآیند را در چارچوب زمانی نانوثانیه مشاهده کردند، متوجه شدند که احتمال جذب در هر لحظه، به شکل فوتون، بستگی دارد.
محققان به حقایق جالبی، دست پیدا کردند. اجازه دهید از دید یک اتم به فوتون ها نگاه کنیم: فوتون شماره ۱ که وقتی به سمت ما می آید، در ابتدا نور کمی دارد و سپس نورانی تر می شود و فوتون شماره ۲ که در ابتدا نورانی تر است و در انتها دارای یک دم، کم نور است. نتایج آزمایش، نشان داد که احتمال برانگیختگی اتم توسط فوتون شماره ۱، حدود ۵۰ درصد بیشتر از فوتون شماره ۲ است! اما این برخلاف چیزی بود که دانشمندان، انتظار داشتند: آنها انتظار داشتند اتم ها، فوتون های نوع ۲ را برای جذب کردن، ترجیح دهند. این تصور از آنجا ناشی می شود که در فرآیند آسایش (برگشت اتم های برانگیخته به حالت پایه) به طور طبیعی، همین اتفاق می افتد، یعنی اتم، یک فوتون را بیرون می اندازد که سری نورانی و دمی کم نور دارد. از آنجایی که معادلات مکانیک کوانتومی، متقارن هستند، می گویند این دو فرآیند (برانگیختگی و آسایش) دقیقا باید به صورت یکسان و فقط در جهت برعکس، رخ دهند. اما این چیزی نبود که دانشمندان مشاهده کردند!
این پژوهش برای درک تکنولوژی های مبتنی بر برهمکنش نور و ماده بسیار اهمیت دارد. شبکه های ارتباطی،حسگرها و کامپیوترها از این دسته تکنولوژی ها هستند. فوتون ها، اتم ها را برانگیخته می کنند، و دانشمندان برای ساخت دستگاه های قابل اعتماد، به کنترل این برهمکنش نیاز دارند. در واقع فقط چیزی را می فهمید، می توانید آن را مهندسی کنید!
گفتگو۱۲ دیدگاه
با سلام جدا بابت انتخاب این مقاله به شما تبریک میگویم فوق العاده بود سپاسگزارم.
سپاسگزارم. خوشحالم مورد توجه قرار گرفته
این مطلب خیلی جالب بود
خداروشکر که مفید واقع شده
با سلام
روز دانشجو را خدمتتون تبریک عرض می کنم
بیسار جالب بود
ممنون از زحمات شما
سپاسگزارم دوست عزیز. منم روز دانشجو رو به همه دانشجوها تبریک میگم
سلام
کاملشو به فارسی کجا میتونم پیدا کنم ؟
دوست خوبم، جزییات این پژوهش در اصل مقاله بیان شده که اون هم در پایان همین پست، قرار داده شده، ولی توضیح اون به زبون فارسی رو فقط ذر همین دیپ لوک می تونید پیدا کنید!!
سلام ،ممنونم به خاطر این مقاله مفیدی که گذاشتید،وقتی دو الکترون به همدیگه نزدیک میشن ومیفهمن که بار الکتریکی هردوتاشون منفییه وباید از هم دیگه فاصله بگیرن بینشون یک فوتون تبادل میشه، سوالی که ازتون دارم اینه؟ آیا فرکانس امواج الکترومغناتیس با سرعت وشدت نزدیک شدن و دور شدن الکترون ها از همدیگه رابطه ای داره یا نه ، و اینکه در فاکتور تاخیری هر اتمی فوتون روجذب میکنه دچار ارتعاش میشه وبعد رهاش میکنه، همانگونه که مولکولهای o3 امواج ماورا بنفش خورشید رو میگیرن وتبدیل به امواج فرو سرخ میکنن ،یعنی دچار ارتعاش ونهایتا واباشی شده وسبب یونیزه شدن o2 ها وتبدیلشون به o3 میشن …وهمچنین به هنگام وقوع رعدوبرق …سوال دوم من اینه چرا در فصل زمستان هیچ رعدو برقی در آسمان بین ابرها دیده نمیشه ؟اگه امکان داره ساده توضیح بدید در حد سواد خواندن و نوشتن ،ممنونم
البته توجه داشته باشید نور یک طول موج ترکیبی هست و مقدار تابش و نوع ماده که به ان نور تابیده میشود مهم است . واز همه مهم تر ساختار اتمی ماده مشخص میکند فتون را به چه شکل جذب ویا دفع کند و حتی منحرف کند و فتون بعد از اثابت به اتم های یک ماده دچار دگر گونی و تغییر شکل زیاد خواهد بود . و دلیل اینکه اتم فوتون با سر کم نور و اخر پر نور را بیشتر ترجیح میدهد این است که سر کم نور نوک تیز تری دارد بنا بر این راحت در اتم فرو میرود . مانند یک مخروط . حال چرا دانشمندان در سنگاپور این موضوع را بعد میلیون ها بار ازمایش فهمیدند من در عجبم . دانشمند
از این جهت که شما در حال کسب دانش هستید بسیار خوشحالم ..دانستن با پرسیدن به بلوغ میرسه . حریصانه ادامه بدید. یاحق
سلام وقت شما بخیر میخواستم در خصوص تاثیر متقابل انرژی و ماده میخواستم تحقیق بکنم .
اما مطالبی پیدا نمیکنم آیا شما می‌توانید راهنمایی بکنید؟ سپاسگزارم