للمرّة الأولى، تبريد جزيء ثلاثي الذرة إلى درجة الصفر المطلق

في تجربة يمكن أن نطلق عليها “التبريد الكبير” ، تمكن باحثون باستخدام تقنيّة التبريد بالليزر من جعل حرارة جزيء ثلاثي الذرات وهو أكبر جزيء تستهدفه هذه التقنية حتّى الآن يصل للصفر المطلق على مقياس كلفن أو (0 كلفن). يمكن استخدام هذا الانجاز في نهاية المطاف لبناء الحواسيب الكمومية الجزيئية والتي تعتمد على مبادئ ميكانيكا الكم وظواهره بالإضافة إلى هذه التقنيّة.
نجح الفيزيائيون في تبريد الذرات الفردية منذ السبعينيات، ولكن تطبيقه على الجزيئات كان أمراً صعباً للغاية. تعمل هذه التقنية عن طريق جعل إلكترون مرتبط بالذرة (أو الجزيء) يطلق فوتونات والتي تعتمد بدورها على مطابقة مستويات الطاقة في النظام مع المستويات الموجودة في تقنية التبريد بالليزر، لذلك، كلّما زاد عدد الذرات التي يحملها الجزيء كلّما أصبح اهتزاز الجزيء وتناوبه أكثر تعقيدا وبذلك يصبح تحقيق التطابق أمراً صعباً.
تمكن “إيفان كوزيريف” وفريقه في مركز MIT – هارفارد لدراسة الذرّات “فائقة البرودة” وهي الذرات التي تُحفظ على درجة حرارة قريبة من الصفر المطلق (0 كلفن) من استخدام الليزر لتبريد جزيئات “مونوهيدروكسيد السترونتيوم “Strontium Monohydroxide”. يعتقد كوزيريف أن هذه التقنية يمكن أن تُستخدم مع جزيئات تصل عدد ذراتها إلى 15 ذرة بعد أن أظهر فريقه أنه يستطيع تبريد جزيئات تحتوي على ثلاث ذرات إلى الصفر المطلق.
يقول كوزيريف بأنّ هذه الجزيئات فائقة البرودة يمكن أن تشكل أساس الحواسيب الكمومية الجزيئية. ويضيف: “يمكنك في الواقع أن يُستخدم ضوء الليزر ليس فقط لتبريد الجزيئات الذرية ولكن لإعادة ترتيب حالتها على وجه التحديد”. ويضيف بأنّه إذا تمكن الفيزيائيون من السيطرة على أجزاء جزيء في حالة الاهتزاز، فإنّهم سيتمكنون من استخدام هذه التقنية لتخزين المعلومات.
إنّ تبريد الجزيئات لمثل هذه الدرجة المنخفضة صعب للغاية، وهذا ما يجعل هذه النتائج مثيرة للإعجاب حسب ما يقوله “فنسنت بوير” من جامعة برمنغهام في المملكة المتحدة. لكن بوير لا يتوقع أن يؤدي هذا العمل إلى تصميم الحواسيب الكمومية الجزيئية في المستقبل القريب، فإن التقدم في هذا المجال بطيء جداً. ويضيف بوير:”نحن لن نتمكن من الحصول على جزيئات معقدة مبردة بالليزر في أي وقت قريب”.
ومع ذلك، يقول بوير إن هذه التقنية من الممكن أن تكون مفيدة للكيميائيين أيضاً، وأضاف بأن الجزيئات المبردة لدرجة الصفر المطلق سوف تتفاعل ببطء أكبر، الأمر الذي يسمح للباحثين بمراقبة التفاعلات بكميّة من التفاصيل التي تفوق المستويات المتوفرة حالياً.