موجات صوتيه من نوع جديد علي المستوي الكمي

يمكن أن تنتشر الموجات الصوتية الثانوية ـ وهي ذبذبات صغيرة للكثافة ـ عبر جميع السوائل ، مما يؤدي إلى ضغط الجزيئات الموجودة في السائل على فترات منتظمة. وقد أظهر علماء الفيزياء نظريًا أنه في السوائل الكمومية أحادي البعد لا يمكن ذلك ، ولكن يمكن أن ينتشر نوعان من الموجات الصوتية. ويتحرك كلا النوعين من الموجات بسرعة واحدة تقريبًا ، ولكنهما عبارة عن توليفات من موجات الكثافة وموجات الحرارة.


قام علماء الفيزياء ، كونستانتين ماتيفيف في مختبر أرغون الوطني وأنطون أندريف في جامعة واشنطن ، سياتل ، بنشر ورقة عن الموجات الصوتية الهجينة في سوائل الكم في عدد حديث من رسائل Physical Review.

"إن السوائل أحادية البعد لها خواص كميّة مدهشة قام علماء الفيزياء بدراستها لعقود ،" قال ماتيفيف لموقع Phys.org. "من المدهش بشكل كبير ، لقد تمكنا من إثبات أن هذه الظاهرة الكلاسيكية كالصوت هي أيضًا غير عادية جدًا في هذه السوائل. ويعني عملنا أنه حتى أبسط الخصائص الكلاسيكية للسوائل يمكن أن تتأثر بشدة بطبيعته الكمية".

على الرغم من أن السوائل الكلاسيكية تدعم عادة نوعًا واحدًا من الموجات الصوتية (موجة كثافة) ، إلا أن أحد الاستثناءات هو الهليوم السائل. يمكن أن يتدفق الهيليوم السائل بدون احتكاك ، حيث يمكن أن يتدفق على جانبي الحاوية ، بالإضافة إلى خصائص غير عادية أخرى. على عكس السوائل الكلاسيكية ، يدعم الهيليوم شديد الفاعلية نوعين من الموجات الصوتية - موجة كثافة وموجة حرارة - تنتشر بسرعات مختلفة.

كما يشرح الفيزيائيون ، فإن السوائل الكمومية أحادية البعد تشبه إلى حد ما الهليوم ذي السوائل الفائقة ، لأن كلا السائلين يدعمان نوعين من الموجات الصوتية. ومع ذلك ، فهي بطرق أخرى مختلفة تمامًا: فبدلاً من أن تكون الموجة الصوتية عبارة عن موجة كثافة وتكون الموجة الصوتية الأخرى عبارة عن موجة درجة حرارة ، فإن الموجتين الصوتيتين تجمع كل منهما خصائص كل من الكثافة وموجات الحرارة. هذه الطبيعة الهجينة للموجات الصوتية في سوائل الكم أحادية البعد تختلف عن طبيعة الموجات الصوتية في أي سائل آخر ، بما في ذلك الهليوم السائل. بالإضافة إلى ذلك ، أظهر العلماء أن الموجتين الصوتيتين المختلطتين تنتشران بسرعة متساوية تقريبا ، مع اختلاف في السرعة حسب درجة الحرارة.

في المستقبل ، يتوقع الفيزيائيون أن هذه الموجات الصوتية الهجينة يمكن إثباتها تجريبيًا في أسلاك كمومية طويلة أو مصائد ذرية ، حيث من المعروف أن سوائل الكم أحادية البعد موجودة.


اعداد وترجمة / فادي طارق 

المصدر