دستاورد جدید فیزیکدانان؛ کاهش سرعت الکترون‌های پرسرعت!
مجله علمی ایلیاد - الکترون‌ها پس از برخورد عمدی با آنچه که یکی از فیزیکدانان «ورقه‌ای از نور» توصیفش می‌کند، با کاهش سرعت روبه‌رو شدند. لازم به ذکر است که این ورقه نوعی لیزر قوی بوده و درخشان‌تر از یک کوادریلیون خورشید است؛ این عامل به جذابیت آن می‌افزاید. فارغ از این واقعیت که وجود این نوع پدیده، تنها در بخش‌هایی از سیاه‌چاله‌ها انتظار می‌رود، زمینه را برای مدل‌های تازه‌ای به منظور مطالعه‌ی اختروش‌ها و سایر پدیده‌های اخترشناسی، مهیا می‌کند.
در آزمایشی به رهبری محققان کالج لندن، برای نخستین بار فرآیندی موسوم به واکنش تابش، مورد اندازه‌گیری قرار گرفته است. به عبارت ساده‌تر، این پدیده نیروهای فعال در یک ذره‌ی باردار را به هنگام واکنش با نشر فوتون نور توصیف می‌کند. مدل‌های کلاسیک برای توضیح آنچه که الکترون‌های درون میدان مغناطیسی انجام می‌دهند، کافی است. البته امکان چشم‌پوشی از نیروی واکنش تابش وجود دارد، زیرا اهمیت چندانی در این مدل‌ها ندارد.
اما ارتقای یک الکترون به سرعت‌های بسیار زیاد باعث پر رنگ‌تر شدن اهمیت واکنش تابش آن می‌شود. فیزیک کوانتومی باید این شرایط سخت و پیچیده را مد نظر قرار دهد. این‌ها روی کاغذ جالب به نظر می‌رسند، اما فیزیکدانان به تازگی موفق به مشاهده‌ی این نیرو در واقعیت شده‌اند. حالا، به پاس پیشرفت‌ها در فناوری لیزری، شرایط فرق کرده است.
«ماتیاس مارکلوند» محققی از دانشگاه فناوری چالمرز سوئد، بیان کرد: «آزمایش پیش‌بینی‌های نظری ما اهمیت بالایی برای محققان در دانشگاه چالمرز دارد، به ویژه در روش‌های جدید که فرصت‌های زیادی برای یادگیری و اندوختن اطلاعات وجود دارد. این آزمایش‌ها مبنایی برای تحقیقات لیزری در حوزه‌ی کوانتومی هستند.»
در این آزمایش از لیزر جِمینی واقع در مرکز علم و فناوری انگلستان استفاده شد؛ این دستگاه می‌تواند پرتوهای فوق قدرتمند نور را در چند فِمتوثانیه منتشر کنند. در دیگر سوی این برخورد، پرتوی الکترونی با استفاده از پالس‌های لیزری و در قالب فرایندی موسوم به شتاب‌دارسازی لیزری، ارتقای سرعت داده می‌شود. وقتی پرتوی بسیار قوی از فوتون با الکترون‌هایی مواجه می‌شود که تا نزدیکی سرعت نور شتاب‌دار شده‌اند، این واکنش تابش به نیروی مهمی تبدیل می‌گردد.
«آلک توماس» فیزیکدان دانشگاه لنکستر و دانشگاه میشیگان اظهار کرد: «نکته‌ی خارق العاده‌ای که همواره در این پدیده توجه مرا جلب می‌کند، این است که الکترون‌ها توسط این ورقه از نور متوقف می‌شوند که ضخامتش فوق‌العاده کم است.» این تغییر سرعت در نوری که ذرات نشر می‌کنند، مشهود است.
«استوارت منگلز» محقق و نویسنده‌ی ارشد از کالج لندن گفت: «نتیجه‌ی واقعی زمانی به‌دست آمد که ما این تشخیص را با انرژی موجود در پرتو الکترونی پس از برخورد مقایسه کردیم. ما دریافتیم که این برخوردهای موفقیت‌آمیز انرژی کمتر از پیش‌بینی‌ها داشتند و بر شواهد قوی از واکنش تابش دلالت دارد.»
دستیابی به مطابقت خوبی میان نظریه و آزمایش می‌تواند به نتایج خوبی منجر شود، به ویژه اگر خواهان درک چگونگی برهم‌کنش ذرات باردار با نور در شرایط بغرنج و پیچیده باشیم. در حال حاضر، نتایج به‌دست آمده حکایت از وجود واکنش تابش دارند، اما پژوهش‌های بیشتری برای کسب جزئیات کامل، مورد نیاز است. جای شکوه و گلایه نیست، اما لیزرهای بزرگتر می‌توانند کارگشا باشند.
این مقاله تحقیقاتی در نشریه‌ی Physical Review X منتشر شده است.
نوشته: مایک مک‌را
ترجمه: منصور نقی‌لو - مجله علمی ایلیاد
ترجمه: منصور نقی‌لو - مجله علمی ایلیاد