ترجمة: عقيل الأمير
تصميم: أحمد الوائلي…
حينما تقوم بإطلاق أشعة من الضوء أو الجسيمات على مواد خاصة معينة فإنك ستقوم بتحرير إلكترونات أو بالأحرى أزواج من تلك الإلكترونات في ظاهرة تسمى ب”إنبعاث أزواج الإلكترون” والذي من الممكن أن يكشف عن خصائص أساسية في المواد الصلبة إضافة الى معلومات ضرورية لتصميم مواد جديدة للتطبيقات المستقبلية.
لطالما كان قياس الإنبعاث المذكور صعباً, ولكن لأن تلك القياسات كانت تقليديا تتم بإستخدام مصادر ضوئية سنكروترونية مكلفة للغاية متوفرة لدى عدد محدود من المختبرات حول العالم, فلم يستطع أحد أن يجد طريقة لقياس تفاعلات أزواج الإلكترون روتينيا.ً
والأن فريق من الباحثين في معهد “ماكس بلانك” للفيزياء المجهرية في “هالة” في “ألمانيا” إستطاعوا إيجاد طريقة جديدة. حيث إستطاع هذا الفريق من تطوير وسيلة جديدة لقياس إنبعاث أزواج الإلكترون مباشرةً عبر دمج إثنين من الأدوات المختبرية الشائعة التي تسمى ب”مطياف زمن الطيران” وقاموا بوصف هذه الطريقة في دورية علمية.
نال إينشتاين جائزة نوبل عبر شرحه للتأثير الكهروضوئي والذي نشر عام 1905, حيث إعتبر أينشتاين أن طاقة الفوتون يمكن أن تُنقل الى أكثر من إلكترون ووجود هذه العملية يوفر مدخلاً مباشراً نحو قوة إرتباط الإلكترون كما يقول “مايكل هوث” باحث ما بعد الدكتوراه في معهد “ماكس بلانك” للفيزياء المجهرية.
فوتون واحد يقوم بإثارة زوج من الإلكترونات, من وجهة نظر تجريبية, فإن هذا يحتاج الدمج بين مصدر ضوئي مناسب ومطياف إلكتروني. تطوير هكذا خطوة يحتاج الى “جهد مضني” طبقاً ل”هوث”. هزلياً, قام الباحثون بتسمية غرفة الإعداد الخاصة بالمشروع بإسم “هايدرا” وذلك لأن المطيافات المستخدمة أعطت تلك الغرفة شكلا شبيها بعدة رؤوس.
لإثبات صحة المبدأ تجريبياً, إختار العلماء أن يقوموا بالتحري عن أوكسيد النيكل, والذي هو نظرياً يجب أن يمتلك تأثيرات قوية لإرتباط الإلكترون. بينما يتم قياس طاقة التوزيع, دُهش العلماء لأنهم وجدوا أنه على النقيض من المعدن, فإن مجموع الطاقة للزوج الإلكتروني لم يُظهر أي علامات مميزة. ولكن ما هو المغزى من ذلك؟
يجبب “هوث” على أن سلوك المعادن وأوكسيد النيكل سلوكاً مختلفاً يدل على أن التقنية المستخدمة تسمح لنا بقياس قوة إرتباط الإلكترون.
قياس قوة إرتباط الإلكترون لمادة صلبة مهم لأنه يسمح للعلماء بتشخيص خصائصه المفيدة, بما في ذلك الموصلية الفائقة, إنتقال معدن-عازل وأيضاً التنظيم المغناطيسي بعيد المدى. يقول “هوث”: بياناتنا التجريبية سوف تقود النظرية نحو فهم الخصائص الأساسية للمواد الصلبة, ويوماً ما ستساعدنا على تصميم مواد جديدة ووظيفية. أما القادم, فالعلماء وضعوا نصب أعينهم إستكشاف المواد المختلفة للحصول على فكرة كاملة عن إرتباط الإلكترون عبر عمل تجارب على طاقات فوتون مختلفة, ويصرح “هوث” أخيراً أن الباحثين مصممون على تحسين كفاءة وإستقرار مخطط التجربة الحالية.
هذا البحث سيتم نشره يوم 11 فبراير في دورية
Applied Physics Letters
المصدر: http://phys.org/news/2014-02-electron-pair-interactions.html
