أضواء على الأبحاث

تصميم عُقَد كَمِّية تنحلّ من تلقاء نفسها

  • Published online:

Heikka Valja

لا تتكون العُقد في الأدوات المستخدَمة في حياتنا اليومية فقط؛ كأسلاك سماعات الأذن، بل تتشكل أيضًا في مجالات أقل وضوحًا، بدءًا من خطوط الحقول الكهرومغناطيسية، وانتهاءً بالحالات الكمية للإلكترونات في الجوامد، بل إن علماء الفيزياء تمكنوا من تكوين "عُقد كمية" داخل غاز فائق البرودة. ولاحظ العلماء مؤخرًا أن مثل هذه التراكيب تتحلل تلقائيًّا إلى أشكال معقودة أكثر بساطة.

فقد عمد باحثون بقيادة توماس أوليكاينن – من جامعة آلتو الفنلندية – استنادًا إلى جهود فريقهم السابقة في تكوين عُقَد كمية إلى تبريد غاز من ذرات الروبيديوم إلى درجة تربو على الصفر المطلق بآحاد قليلة من المليار. وقام العلماء بعدها - مستعينين بحقل مغناطيسي - بمحاذاة المحور المغناطيسي للغاز، ليمتدّ على طول منحنيات تلتف - مثل حزمة ملتوية من مكرونة الإسباجيتي – حول سلسلة من السطوح الشبيهة بحلقات الدونات - التي تطوق بعضها بعضًا (في الصورة، تَصَوُّر الفنان). وسرعان ما تفككت هذه البِنْية في غضون مِلّي ثوان قليلة، واصطفت الذرات على طول شكل دائري أبسط، يُسمى "دوامة".

ويفترض الباحثون إمكانية وجود مثل هذا السلوك عبر طائفة من الظواهر التي تشبه العُقَد الكمية من ناحية الخصائص الطوبولوجية الخاصة بها. والطوبولوجيا هي أحد فروع علم الرياضيات التي تُعنى بدراسة العُقد ونظائرها متعددة الأبعاد.

(Phys. Rev. Lett. 123, 163003 (2019