صفحة 214 - كتاب الفيزياء - الصف 12 - الفصل 2 - المملكة العربية السعودية

التطور الحديث لتقنية الليزر الذري

خطواتها الأولى في تطوير الليزر الذري التي صدرت مؤخراً، فيخلاف أجهزة الليزر التقليدية التي تصدر حزماً أو نبضات من الفوتونات المترابطة، فإن الليزرات الذرية تصدر حزماً أو نبضات من الذرات المترابطة، وفي هذا الليزر الذري الأول، يمكن لبعض الذرات المترابطة التي تكون المادة الطبيعية أن تنتقل في اتجاه واحد فقط، بينما تسلك الذرات المنبعثة سلوك الجسيمات تماماً، بحيث تتبع المسار القوسي إلى أسفل؛ نتيجة تأثير الجاذبية. وكما هو موضح في الصورة فإن الذرات المترابطة في كل نبضة تميل إلى الانتشار بعيداً عندما تنتشر الحزمة.

تاريخ توقع العالم برولي عام 1923م

أن لجميع الجسيمات خصائص موجية، وتتناسب طولها الموجي عكسياً مع كتلتها وسرعة الجسيم، وهو قصير جداً بحيث يصعب ملاحظته عند درجة حرارة الغرفة، لكن عند تبريد الذرة تقل سرعتها، ويزداد طولها الموجي.

بحث العالمان أينشتاين والعالم برولي في عام 1920م في جسيمات تسمى بوزونات. وقد توقعا أنه إذا كان بالإمكان تبريد البوزونات إلى أدنى مستوى طاقة ممكن فإن تلك الجسيمات سيكون لها نفس الطور والطول الموجي. أي أن هذه الجسيمات سيكون لها خصائص مترابطة. تحتوي على 10 إلى 10 من الذرات، وتتسارع مفيدة في صناعة الساعات الذرية العالية الدقة، وفي صناعة دوائر إلكترونية صغيرة. وتنتشر النبضات بسبب الجاذبية. وتنتشر النبضات بسبب تأثير قوى التنافر.

المستقبل سيتم استخدام تكاثف بوز-أينشتاين

والليزر الذرية في دراسة الخصائص الأساسية لميكانيكا الكم والموجات المادية.

إن أول تكاثفات بوز-أينشتاين أنتجت عام 1995م، حيث قام بإنتاجها العالمان إيريك كورنل وكارل ويمان، وقام بإنتاجها كذلك بشكل منفصل العالم فوجانج كيتلر، الذي قام بإجراء بحث آخر، حيث وضع عينتين منفصلتين لتكاثف بوز-أينشتاين إحداهما بجانب الأخرى، وكانت الذرات في حالة التكاثف مترابطة تماماً، كما توقع ذلك كل من بوز وأينشتاين.

الليزر الذري الأول أعلن العالم كيتلر وساعدوه عام 1997م

التوسع

بحث في ماهية الفيرميونات. وهل باستطاعتها تكوين تكاثف بوز-أينشتاين؟ (توضيح: انظر كيف يطبق مبدأ باولي في الاستبعاد على الفيرميونات).

التفكير الناقد

تفرّغ عالية جداً. ترى، ما سبب صحة ذلك؟

التطور الحديث لتقنية الليزر الذري خطواتها الأولى في تطوير الليزر الذري التي صدرت مؤخراً، فيخلاف أجهزة الليزر التقليدية التي تصدر حزماً أو نبضات من الفوتونات المترابطة، فإن الليزرات الذرية تصدر حزماً أو نبضات من الذرات المترابطة، وفي هذا الليزر الذري الأول، يمكن لبعض الذرات المترابطة التي تكون المادة الطبيعية أن تنتقل في اتجاه واحد فقط، بينما تسلك الذرات المنبعثة سلوك الجسيمات تماماً، بحيث تتبع المسار القوسي إلى أسفل؛ نتيجة تأثير الجاذبية. وكما هو موضح في الصورة فإن الذرات المترابطة في كل نبضة تميل إلى الانتشار بعيداً عندما تنتشر الحزمة. تاريخ توقع العالم برولي عام 1923م أن لجميع الجسيمات خصائص موجية، وتتناسب طولها الموجي عكسياً مع كتلتها وسرعة الجسيم، وهو قصير جداً بحيث يصعب ملاحظته عند درجة حرارة الغرفة، لكن عند تبريد الذرة تقل سرعتها، ويزداد طولها الموجي. بحث العالمان أينشتاين والعالم برولي في عام 1920م في جسيمات تسمى بوزونات. وقد توقعا أنه إذا كان بالإمكان تبريد البوزونات إلى أدنى مستوى طاقة ممكن فإن تلك الجسيمات سيكون لها نفس الطور والطول الموجي. أي أن هذه الجسيمات سيكون لها خصائص مترابطة. تحتوي على 10 إلى 10 من الذرات، وتتسارع مفيدة في صناعة الساعات الذرية العالية الدقة، وفي صناعة دوائر إلكترونية صغيرة. وتنتشر النبضات بسبب الجاذبية. وتنتشر النبضات بسبب تأثير قوى التنافر. المستقبل سيتم استخدام تكاثف بوز-أينشتاين والليزر الذرية في دراسة الخصائص الأساسية لميكانيكا الكم والموجات المادية. إن أول تكاثفات بوز-أينشتاين أنتجت عام 1995م، حيث قام بإنتاجها العالمان إيريك كورنل وكارل ويمان، وقام بإنتاجها كذلك بشكل منفصل العالم فوجانج كيتلر، الذي قام بإجراء بحث آخر، حيث وضع عينتين منفصلتين لتكاثف بوز-أينشتاين إحداهما بجانب الأخرى، وكانت الذرات في حالة التكاثف مترابطة تماماً، كما توقع ذلك كل من بوز وأينشتاين. الليزر الذري الأول أعلن العالم كيتلر وساعدوه عام 1997م التوسع --- SECTION: 1 --- بحث في ماهية الفيرميونات. وهل باستطاعتها تكوين تكاثف بوز-أينشتاين؟ (توضيح: انظر كيف يطبق مبدأ باولي في الاستبعاد على الفيرميونات). التفكير الناقد --- SECTION: 2 --- تفرّغ عالية جداً. ترى، ما سبب صحة ذلك؟ --- VISUAL CONTEXT --- **FIGURE**: صورة تظهر نبضات من الذرات المترابطة Description: An image showing multiple colorful, glowing pulses of what appear to be atoms or particles, arranged vertically. The pulses are brightest in the center and fade outwards, suggesting emission or interaction. Context: Illustrates the concept of entangled/correlated atoms (ذرات مترابطة) and their propagation, as described in the text.