همشهری آنلاین -یکتا فراهانی: اگر بتوانیم با یک پالس نور، حرکت یک الکترون را در دقیقترین لحظه ممکن تغییر دهیم، بسیاری از فرایندهای الکترونیکی را میتوان در مقیاسی بسیار سریعتر از امروز مطالعه و شاید در آینده کنترل کرد. پژوهشگران دانشگاه اولدنبورگ آلمان حالا یکقدم مهم برای چنین آزمایشهایی برداشتهاند: آنها سامانهای ساختهاند که در هر ثانیه ۲۰۰ هزار پالس نور تولید میکند و شکل موج این پالسها را باثبات بسیار بالایی حفظ میکند؛ دقتی که میتواند آزمایشهای تازهای درباره کنترل الکترونها با نور را ممکن کند.
چرا دانشمندان اصرار دارند هر پالس نور مثل قبلی باشد؟
برای چشم انسان، پالسهای این لیزر تفاوت قابلتوجهی با یکدیگر ندارند؛ اما برای یک آزمایش فیزیکی فوق دقیق، کوچکترین تغییر میتواند تعیینکننده باشد.
اگر هر بار نور کمی متفاوت باشد، تشخیص اینکه واکنش یک الکترون ناشی از خود آزمایش بوده یا تغییر ناخواسته در نور، دشوار میشود.
یک تغییر کوچک میتواند مسیر الکترون را عوض کند
برای درک ساده آن، پالس لیزر را مانند یک ضربه بسیار کوتاه تصور کنید. زمانبندی دقیق این ضربه میتواند تعیین کند یک جسم در چه جهتی حرکت کند.
در مورد الکترونها، این «ضربه» همان میدان الکتریکی نور است. تغییر بسیار کوچک در CEP میتواند شکل دقیق میدان را تغییر دهد و در نتیجه، واکنش الکترون نیز تغییر کند؛ بنابراین دانشمندان باید بتوانند این پارامتر را با دقت بسیار بالا کنترل کنند.
بیشتر بخوانید:
- قدرت پنهان نور در پزشکی؛ این فناوری، درمانها را دقیقتر کرده است
- چگونگی پیشرفت پروژههای همجوشی لیزری در اروپا
۲۰۰ هزار بار در ثانیه؛ اما بدون بینظمی
سامانه جدید در هر ثانیه حدود ۲۰۰ هزار پالس نور تولید میکند. نکته مهم فقط تعداد پالسها نیست؛ مسئله این است که پژوهشگران توانستهاند شباهت و پایداری آنها را در بازههای زمانی مختلف حفظ کنند. این پایداری از مقیاسهای بسیار کوتاه، مانند میکروثانیه، تا چندین ساعت بررسی شده است.
به زبان ساده، دانشمندان میخواهند لیزرشان در طول آزمایش «نظرش را عوض نکند»؛ زیرا هر تغییر کوچک میتواند نتیجه اندازهگیری را تحت تأثیر قرار دهد.
حتی لرزش هوا هم میتواند مشکلساز شود
رسیدن به چنین دقتی ساده نیست به عواملی مانند تغییر دما، جریان هوا و حتی لرزشهای بسیار کوچک حساس است.
برای ساخت سامانه، پژوهشگران حدود ۱۰۰ آینه و قطعه نوری را با دقت در کنار هم قرار دادند. محیط آزمایش نیز باید تاحدامکان پایدار باشد تا شرایط بیرونی، نور لیزر را دچار تغییر نکند.
همین حساسیت نشان میدهد چرا یک آزمایش ظاهراً ساده درباره «تاباندن نور به الکترون» در واقع به چنین تجهیزات دقیقی نیاز دارد.این همه دقت قرار است چه مشکلی را حل کند؟
هدف اصلی، فراهمکردن امکان انجام آزمایشهایی است که در آنها میدان الکتریکی نور مستقیماً برای مطالعه رفتار الکترونها به کار گرفته میشود.
نظر شما