در جهان کوانتومی ماهیت مفهومی مبهم است
مجله‌ی علمی ایلیاد - طیف رنگی که هر اتم از خود گسیل می‌کند، آسان‌ترین راه برای شناسایی آن است؛ اما به تازگی فیزیکدانان آمریکایی در تلاش‌اند که اتم‌ها را با گرم کردن آن‌ها با تپ نوری مشخصی که برای این منظور طراحی شده است، وادار به جعل طیف‌های دیگر کنند.
«آندره کامپس» و همکارانش در دانشگاه پرینستون طی مقاله‌ای در مجله‌ی Physical Review توضیح می‌دهند که: «این شیوه رویای کیمیاگران را در تبدیل مواد به یکدیگر، هر چند برای مدتی که در معرض تپ لیزری هستند، تحقق می‌بخشد.»
برای حدود ۲۰۰ سال دانشمندان ترکیبات شیمیایی را از نوری که گسیل می‌کنند، شناسایی می‌کردند. شما می‌توانید لامپ سدیم را از درخشش نارنجی رنگ آن بشناسید. این همان رنگ نارنجی است که در هنگام گرفتن نمک روی شعله می‌بینید، که راه‌کاری متداول در شیمی است. اخترشناسان مواد تشکیل دهنده‌ی ستارگان و سحابی‌ها را از طیف مشخصه‌ی آن‌ها در می‌یابند.
اکنون این گروه پرینستونی نشان می‌دهد که دست‌کم در تئوری می‌توان این طیف مشخصه را جعل کرد. همان‌گونه که فیزیکدان دانمارکی «نیلز بور» و همکارانش در آغاز قرن بیستم متوجه شدند، اتم‌ها تنها هنگامی نور تابش می‌کنند که الکترون‌های آن‌ها از ترازی به تراز پایین‌تر گذار کنند. الکترونی که از ترازی با انرژی بالاتر، به ترازی با انرژی پایین‌تر فرو می‌افتد، نوری گسیل می‌دارد که انرژی آن دقیقاً برابر با اختلاف انرژی این دو تراز است. این خیلی شبیه به اسباب‌بازی‌ای است که بسته به این‌که از چه فاصله‌ای سقوط می‌کند، صداهای گوناگونی می‌دهد.
گروه کامپس بیان می‌دارد که آن‌ها می‌توانند با تاباندن تپ لیزری که برای این منظور طراحی شده است، اتم را به هر حالت برانگیخته‌ای که می‌خواهند، دست‌کم به‌طور موقتی، ببرند تا هنگامی که الکترون به جایگاه خود برمی‌گردد همان نوری را که آن‌ها می‌خواهند گسیل کند. برای به تصویر کشیدن این ایده، پژوهشگران تلاش نمودند تا هیدروژن را به‌صورت آرگون درآورند.
پژوهشگر همکار در این پروژه «دنیس بوندر» می‌گوید: «این بدان معنا است که اخترشناسان ابری را که گمان می‌دارند از آرگون تشکیل شده کشف نمایند؛ اما در حقیقت یک موجود سبز کوچولو به کمک لیزر دستی‌اش اتم های هیدروژن را شبیه آرگون کرده تا ما را به اشتباه بیاندازد.» در واقع ما هر دو اتم یا مولکولی را که بخواهیم، می‌توانیم با تاباندن تپ ویژه شبیه به هم کنیم. در مجموع باید گفت که تنها با شناسایی نوری که از یک ماده گسیل می‌شود، نمی‌توانیم ترکیب آن را به دست بیاوریم؛ بلکه باید ماهیت نور فرودی بر آن را نیز بدانیم.
افزون بر آشکار شدن این انعطاف‌پذیری در رفتار نور و ماده، این بررسی ممکن است بتواند در طراحی مواد ویژه با ویژگی‌هایی شگفت‌آور، همانند مولکول‌های فلئورسنتی با چندین رنگ، به‌کار رود. حتی این موضوع می‌تواند در زیست‌شناسی همانند چالش بزرگی که در جداسازی مولکول‌های مشابه در یک مخلوط وجود دارد، هم کارایی داشته باشد،. تاباندن تپ لیزری در مولکول‌های گوناگون، گسیل رنگ‌های گوناگون را در پی خواهد داشت که ابزاری را برای شناسایی آن‌ها فراهم می‌کند. هر چند گروه هنوز آزمایش واقعی در این زمینه انجام نداده است؛ اما با اشاره به این موضوع در بخش پژوهش‌های نوین مجله‌ی Nature امید است که زمینه‌ی تجربی آن هم به دست پژوهشگران فراهم شود.
نوشته: کاتال او کانل
ترجمه: محسن سلیمان‌زاده - مجله‌ی علمی ایلیاد
ترجمه: محسن سلیمان‌زاده - مجله‌ی علمی ایلیاد