تشكيل جزيء عملاق من ذرتين

ثنائيات

تمكن فيزيائيان من المعهد الاتحادي السويسري للتكنولوجيا من تشكيل جزيء ثنائي الذرة بحجم البكتيريا (مثل الإيكولاي)، مما يبرهن على صحة النظريات المتعلقة بجزيئات كهذه.

يبلغ حجم الجزيئات ثنائية الذرة، مثل H2H2  أو O2O2، أقل من نانومتر واحد عرضاً، ولكن وفقاُ لورقة بحثية نشرت في مجلة Physical Review Letters، فقد وصف العالمان يوهان ديجلماير وهاينر ساسمانشاوزن الطريقة التي استخدماها لتشكيل جزيئات ثنائية الذرة يبلغ حجمها ميكرومتراً واحداً (أكبر بألف مرة من الجزيئات النموذجية)، وذلك باستخدام ذرات غريبة تتجاذب فيما بينها بشكل ضعيف جداً.

حالة رايدبيرج

في هذا الرسم، تظهر ذرتا سيزيوم في حالات رايدبيرج قوية، تشكلان جزيئاً ضعيف الترابط بعرض 1 ميكرومتر، وهو قريب من حجم البكتيريا التقليدية (حقوق الصورة: الجمعية الفيزيائية الأميركية/ آلان ستونبريكر)

تُظهر الأبحاث السابقة إمكانية تشكيل جزيئات ثنائية الذرة عملاقة، إذا كانت الذرات في حالة رايدبيرج، أي عندما تحفز الإلكترونات الخارجية إلى حالة كمومية عالية، بحيث تدور في مدارات بعيدة عن نواة الذرة.

للحصول على هذه النتيجة، قام الفيزيائيان بتبريد ذرتي سيزيوم إلى درجة قريبة من الصفر المطلق، ثم عملا على إنشاء الترابط بينهما باستخدام نبضة ليزرية لتحفيز جزء صغير من الذرات، تلتها نبضة ثانية، ولكن بطاقة أضعف، تكفي فقط لإدخال الذرتين في حالة رايدبيرج.

للتأكد من نجاح التجربة، حاول العالمان كشف وجود الشوارد التي تنشأ عندما تهبط إحدى الذرات إلى حالة رايدبيرج أقل مستوى، وقد قالا: إن نتيجة التجربة قد تكون مهمة للحواسيب الكمومية التي تستخدم الذرات كبتات كمومية.

يقول ديجلماير: "من قبل، لم يكن واضحاً إن كان هذا جزيئاً بالفعل، نظراً لاهتزازه ودورانه المستمر، فقد كان يمكن اعتباره مجرد ذرتين عاديتين، بحيث إن التفاعل بينهما ضعيف جداً أو معدوم."