هل يتساقط الثلج على سطح المريخ ايضاً؟

أرسلَ مسبار المريخ صورة جميلة للثلج في القطب الشمالي المريخي.

أظهرت صورة جديدة من مركبة الفضاء التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية «ESA» مدى جمال وبرودة المريخ وكما سلطت الضوء على بعض التغييرات الطبيعية التي تشكل سطح الكوكب. الصورة من المنطقة القطبية الشمالية، وتتميزُ ببقع وبرك مشرقةٌ من الجليد، وحفر داكنة عميقة، ودليل على العواصف والرياح القوية.
من بين جميع الكواكب الموجودة في النظام الشمسي، تشبه مواسم المريخ إلى حد كبير كوكب الأرض، على الرغم من أن السنة المريخية تقارب ضعف طول السنة في كوكب الأرض.
يمر القطب الشمالي بالعديد من التغييرات على مدارِ الفصول. المنطقة مغطاة بطبقات من الجليد تختبر تحولات دقيقة في تكوينها ومداها.
تغطي طبقات سميكة من جليد الماء المنطقة على مدار العام. ثم في فصل الشتاء، عندما تنخفض درجة الحرارة إلى أقصى درجاتها -١٤٣ درجة مئوية (-٢٢٥ درجة فهرنهايت)، يتجمد ثاني أكسيد الكربون ويترسب من الهواء الرقيق، مكونة طبقة من ثاني أكسيد الكربون المجمد فوق الجليد المائي.
يمكن أن يصل سمك طبقة CO2 المجمدة إلى مترين (٦.٥ قدم). في الوقت نفسه، تتشكل أيضًا غيوم ثاني أكسيد الكربون.
لحسن الحظ يمتلك المسبار كاميرا عالية الدقة ستيريو (HRSC)، وهي كاميرا قوية بالألوان الكاملة تقوم بتصوير كامل لسطح المريخ. وعموما، تلتقط الصور بدقة تبلغ حوالي 10 أمتار، وكما يوجد داخل HRSC قناة أخرى تسمى الكاميرا فائقة الدقة (SRC) يمكنها التقاط صور بدقة أكبر تصل إلى ٢.٣ متر / بكسل من ٢.٣٥ كم مربع ، ويتم استخدام SRC في مناطق محددة من المريخ.

تُظهر هذه الصورة جزءًا من الغطاء الجليدي الموجود عند القطب الشمالي للمريخ، مع استكمال مساحات الجليد المشرقة، والأحواض المظلمة والمنخفضات، وعلامات الرياح القوية والعاصفة.

الصورة الرائدة هي صورة HRSC للغطاء القطبي الشمالي في صيف عام ٢٠٠٦، حيثُ تُظهر الصورة بياض الجليد القطبي و غبار المريخ الأحمر والبني.
تبدو الحفر الحمراء والبنية وكأنها تخترق الجليد، إلا أنها في الواقع جزء من نمط لولبي أكبر من الحفر التي تشع للخارج من وسط القطب الشمالي. من أعلى، يبدو وكأنه نوع من خطوط الحمار الوحشي.
يعتقد العلماء أن الرياح «السفحية الهابطة-katabatic» هي المسؤولة إلى حد كبير عن إنشاء هذا النمط غير العادي. تحمل الرياح هواءًا عالي الكثافة إلى ارتفاعات منخفضة.
على سطح المريخ تحمل الرياح الهواء البارد الكثيف من الأنهار الجليدية القطبية والهضاب المتجمدة وصولاً إلى المرتفعات المنخفضة مثل الوديان والمنخفضات.
في الوقت نفسه، المريخ في حالة دوران مما يخلق تأثير «كوريوليس-Coriolis». لذا، فبدلاً من تشكيل قيعان مستقيمة تنطلق من القطب، فإنها تخلق نمطًا حلزونيًا يشع من وسط القطب الشمالي.

صورة للغطاء القطبي الشمالي على سطح المريخ، تُظهر النمط الحلزوني في الجليد.

في صورة المريخ، يوجد عدد قليل من خطوط السُحب، من المحتمل أن يكون سببها عواصف محلية صغيرة ترفع الغبار في الجو، مما يساهم في تآكل المنحدرات وتغيير مظهر السطح والتضاريس.

على الأرض، تتجلى قوة كوريوليس في تكوين الأعاصير والظواهر الجوية الأخرى.

هذه صورة بالقرب من أيسلندا. يندفع الهواء لملىء مساحة من الضغط الجوي المنخفض بينما يتحرك الهواء، يخضع لقوة كوريوليس وينتج اللولب.

إن طبقات الجليد في القطبين تهم العلماء بشكل خاص. من المحتمل أن يكون لديهم أدلة على كيفية تغير مناخ الكوكب على مدى ملايين السنين. ذلك لأنه عندما يذوب الجليد ويتجمد، يختلط مع الغبار الذي يستقر هناك.
تدور المركبة الفضائية Mars Express في مدار حول المريخ منذ عام ٢٠٠٣. في ذلك الوقت، قامت بتصوير سطح المريخ بالكامل بسرعة ١٠ أمتار / بكسل مع HRSC، وحدد المناطق على ارتفاع ٢متر / بكسل مع SRC.
خلال هذا الوقت، تم توسيع نطاق فهمنا لمدى وجود كوكب المريخ القديم الرطب، واستكشف العمليات والهيكل الأرضي للكوكب، وبالطبع قدم لنا بعض المناظر الرائعة للبراكين والحفر الضخمة للكوكب.

صورة رائعة لفوهة كوروليف على كوكب المريخ من أداة HRSC الخاصة ببرنامج Mars Express. يبلغ قطر فوهة كورولوف حوالي ٨٠ كم.

المصادر: science alert

universe today

بطانات الضوء قد تعطينا حواسيب كمومية أفضل

تعد ميكانيكا الكم واحدة من أنجح نظريات العلوم الطبيعية، فعلى الرغم من أن تنبؤاتها غالبًا ما تكون غير بديهية، إلا أنه لم يتم إجراء تجربة واحدة حتى الآن لم تتمكن النظرية من تقديم وصف مناسب لها.

إلى جانب الزملاء في bigQ (المركز القومي للأبحاث الوطنية الدنماركية)، يعمل قائد المركز البروفيسور أولريك لوند أندرسن على فهم واستخدام الآثار الكمومية العيانية.

يقول أولريك: “إن الرأي السائد بين الباحثين هو أن ميكانيكا الكم هي نظرية صالحة عالميا، وبالتالي تنطبق أيضا على العالم اليومي المرئي الذي نعيش فيه عادة. وهذا يعني أيضًا أنه من الممكن مراقبة الظواهر الكمومية على نطاق واسع، وهذا هو بالضبط ما نسعى جاهدين للقيام به في bigQ”.

في مقال جديد في دورية Science، يصف الباحثون كيف نجحوا في خلق ضوء متشابك ومضغوط في درجة حرارة الغرفة. هذا الاكتشاف يمكن أن يمهد الطريق لحواسيب كمومية أقل تكلفة وأكثر قوة.

يهتم عملهم بأحد أكثر الظواهر الكمومية صعوبةً في فهمها: التشابك entanglement. هذه الظاهرة تصف كيف يمكن جلب الأشياء المادية إلى حالة تكون مرتبطة فيها بشكل معقد بحيث لا يمكن وصفها بشكل فردي.

إذا كان هناك تشابك بين جسمين، فيجب اعتبارهما كيان واحد بغض النظر عن مدى بعدهما عن بعض، سيظلان يتصرفان كوحدة واحدة. وإذا تم قياس الأجسام بشكل فردي، فستكون النتائج مرتبطة بدرجة لا يمكن وصفها استنادًا إلى قوانين الطبيعة الكلاسيكية. هذا ممكن فقط باستخدام ميكانيكا الكم.

التشابك لا يقتصر على الأجسام المادية فقط. في جهودهم لرصد الظواهر الكمومية على نطاق ماكروسكوبي، تمكن الباحثون في bigQ من إنشاء شبكة من 30000 نبضة متشابكة من الضوء مرتبة في شبكة ثنائية الأبعاد موزعة في المكان والزمان. هذا تقريبا يحدث عن حياكة عدد لا يحصى من الخيوط الملونة معًا في بطانية منقوشة.

أنتج الباحثون أشعة ضوئية ذات خواص ميكانيكية خاصة، ونسجوها معًا باستخدام مكونات الألياف الضوئية لتشكيل حالة كم متشابكة للغاية مع بنية شبكية ثنائية الأبعاد، تسمى أيضًا حالة الكتلة.

يقول ميكيل فيلسبل لارسن، المؤلف الرئيسي للبحث: “على عكس حالات الكتلة التقليدية، فإننا نستفيد من درجة الحرية المؤقتة للحصول على شبكة ثنائية الأبعاد مكونة من 30000 نبضة ضوئية. الإعداد التجريبي بسيط للغاية بشكل مدهش. معظم الجهد المبذول كان في تطوير فكرة إنتاج حالة الكتلة cluster state”.

إنشاء مثل هذه الدرجة الواسعة من التشابك الفيزيائي الكمومي -في حد ذاته- هو بحث أساسي مثير للاهتمام. حالة الكتلة هي أيضًا مورد محتمل لإنشاء جهاز كمبيوتر كمي بصري. يعد هذا النهج بديلاً مثيراً للاهتمام للتقنيات فائقة التوصيل الأكثر انتشارًا، حيث يحدث كل شيء في درجة حرارة الغرفة.

بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدام وقت التماسك الطويل لضوء الليزر، مما يعني أنه يمكن الحفاظ عليه كموجة ضوئية محددة بدقة لمسافات طويلة جدًا.

وبالتالي لن يحتاج كمبيوتر الكم البصري إلى تقنية تبريد مكلفة ومتقدمة. في الوقت نفسه، ستكون وحدات الكيوبت الموجودة في ضوء الليزر أكثر تحملًا من أقاربه الإلكترونية شديدة البرودة المستخدمة في الموصلات الفائقة.

يضيف أولريك: “من خلال توزيع حالة الكتلة التي تم إنشاؤها في المكان والزمان، يمكن أيضًا بسهولة توسيع نطاق جهاز كمبيوتر الكم البصري بحيث يحتوي على مئات من وحدات الكيوبت. وهذا يجعله مرشحًا محتملاً للجيل القادم من أجهزة الكمبيوتر الكمومية الأكبر والأكثر قوة”.

المصدر: Phys.org

لأول مرة يتمكن العلماء من تكوين حلقة مستقرة من الكربون!

لأول مرة يتمكن العلماء من تكوين حلقة مستقرة من الكربون النقي!

توصل العلماء إلى أنه يمكن لذرات الكربون في الجزيء أن تترتب في عدد من التكوينات المختلفة، فعندما تُكَون ذرة كربون روابط مع ثلاث ذرات كربون أخرى يتكون الجرافيت اللين نسبيًا، وإذا أضفنا ذرة كربون أخرى، يتكون أحد أصلب المعادن المعروفة وهو الماس، أما إذا رتبنا 60 ذرة كربون على شكل كرة قدم نحصل على الفُليرينات وهي أحد أول الجزيئات النانوية المكتشفة.

ولكن ماذا إذا حاولنا تكوين حلقة من ذرات الكربون، حيث ترتبط فيها كل ذرة كربون بذرتين أخرتين فقط؟ هذه المعضلة حيرت العلماء لأكثر من 50 عامًا، وكانت أفضل محاولتهم هو الحصول على حلقة كربونية غازية، والتي تبددت بسرعة.

ولكن الآن، ولأول مرة تمكن باحثون من جامعة أكسفورد ومنظمة IBM للبحث العلمي من ابتكار حلقة مستقرة من الكربون النقي.

هذه الحلقة الكربونية والتي تسمي سيكلو كربون، تتكون من 18 ذرة كربون، وتعد أصغر سيكلو كربون مستقر حراريًا، والصورة في أول المقال هى صورة للحلقة أُلتقطت باستخدام تقنيات الفحص المجهري المتقدمة.

حتى الآن، أشارت الأبحاث التي أجريت على هيكل الحلقة الكربونية إلى أنها تعمل كأشباه موصلات، مما يُتيح إمكانية استخدامها في مجال صناعة الإلكترونيات، وكذلك يمكن من خلالها الحصول على المواد الغنية بالكربون.

لتحقيق هذا الإنجاز الرائع، بدأ العلماء بتوليف أكسيد السيكلوكربون الثلاثي C₂₄O₆، هذا هو ذرات الكربون الـ 18مرتبطة بستة جزيئات من أول أكسيد الكربون، كل جزيئان من جزيئات أول أكسيد الكربون مجتمعان في كل من الزوايا الثلاث للمثلث.

ثم قاموا بنقل هذا الهيكل إلى صفيحة من النحاس على سطحها طبقة من كلوريد الصوديوم مبردة في حجرة مفرغة إلى ما فوق الصفر المطلق. هذا يوفر سطح خامل يحافظ على استقرار الهيكل.

بعد ذلك، وباستخدام مجهر القوة الذرية atomic force microscope، قام الفريق بإخراج جزيئات أول أكسيد الكربون من الهيكل تاركًا ذرات الكربون في الحلقة فقط.

بالطبع العملية أصعب بكثير مما تبدو عليه، لم يتمكن العلماء دائمًا من إخراج كل جزيئات أول أكسيد الكربون دون انهيار هيكل الحلقة، لذلك وفي كثير من الحالات، حصل العلماء بدلاً من ذلك على جزيئات أخرى مثل C₂₂O₄ و C₂₀O₂ (انظر الصورة أعلاه).

ماذا الآن؟ حسنا، هذا لا يزال غير واضح قليلا. ستحتاج عملية بناء السيكلوكربونات إلى التحسين من أجل الحصول على إنتاج أكبر، ففي الوقت الحالي، يمكن بناء حلقة كربونية واحدة فقط في نفس الوقت، لذلك يخطط الفريق لإيجاد طرق أكثر فعالية لبناء مركبات سيكلوكربونية متعددة في وقت واحد.

بعد أن تمكن العلماء من إنتاج حلقة كربونية مستقرة، يسعى العلماء الآن إلى دراسة تطبيقاتها وإمكانية استخدامها كأشباه موصلات في صناعة الإلكترونيات، أو استكشاف خواص جديدة للحلقة، واستخدامها كوحدة بناء، لبناء هياكل أكثر تعقيدًا.

المصدر: ScienceAlert

وجود الكون غير ممكن !

في لحظة الإنفجار العظيم «Big Bang» ، الكتلة شديدة الحرارة العالية الكثافة المعروفة بالكون انفجرت لتعطينا كل جسيم من المادة التي تحيط بنا، ولكن هل تخيلت يوما أن وجود الكون غير ممكن !

البدايات

فيزيائياً، العمليات التي شكلت الجسيمات الأولى يجب أن تنتج أعداد مساوية من الجسيمات المضادة «antiparticle» وبذلك تهلك كل المادة بكفاءة تامة ،لكن هذا لم يحدث، وهذا ما وضع الفيزيائين في حيرة شديدة لعقود.

النموذج المعياري

كل جسيم في النموذج المعياري « Standard Model» -نظرية لوصف بنيات الكون المتناهية الصغر- لديها ما يُعرَف بالجسيم المضاد، والذي له كتلة مساوية تماماً للجسيم الأصلي لكنه يحمل شحنة مخالفة، على سبيل المثال، خذ جسيمات متشابهة كالإلكترونات والتي تحمل شحنة سالبة، يمكنك تخمين الجسيم المضاد لها والذي يعرف بالبوزترون «positron» ذي الشحنة الموجبة.
تسمية الجسيمات المضادة تتم عن طريق إضافة «مضاد» بداية اسم الجسيم مثل مضاد النيوترون أو مضاد ميون.
الفوتون «photon» لا يحمل أي شحنة لذلك الفوتون ومضاد الفوتون شيء واحد.
وبما أن الجسيمات هي من تصنع المادة، فالجسيمات المضادة هي من تصنع المادة المضادة.
تفاعل المادة والمادة المضادة يهلك كلا الجسيمات تاركاً خلفه إنفجاراً من الطاقة النقية.

في المختبر، رصد العلماء تصادم الأجسام ومضاداتها ملايين المرات في الثانية قبل إضمحلالها لمادة أخرى -مادة أو مادة مضادة-.

في بداية نشوء الكون، نسبة الإضمحلال هي 50/50 من المادة والمادة المضادة، وكما تعلم مجموع نسبة 50 من المادة و50 من المادة المضادة يساوي صفر من الكون!

ما هي هذه الجسيمات؟

يشرح «CERN» باستخدام عملة معدنية، عند تأرجح عملة معدنية على طاولة فأنك ترى الصورة أو النقش لحظة توقفها لكنك لن تستطيع مسبقاً تحديد الوجه الذي ستستقر عليه العملة قبل توقفها، في المقابل إذا تأرجحت مجموعة كبيرة من العملات المعدنية فستتوقع بشكل بديهي إستقرار نصفها على الصورة والنصف الآخر على النقش. الشيء ذاته ينطبق على الجسيمات المتصادمة، الفرق اننا لا نعلم ما هي الجسيمات المتصادمة لحظة نشوء الكون!

ما هي هذه الجسيمات؟ لماذا حصلنا على مادة اكثر؟ لماذا تشكّل المادة شيئاً؟

لنجد الحل، يحاول الفيزيائيون إيجاد الفروق المتناهية الغير ملحوظة بين المادة والمادة المضادة، فلربما نكتشف سبب تزايد نسبة احدى المادتين في بداية نشوء الكون.

عام 2016، تجربة الفا في «CERN» استطاعت بنجاح إنتاج وقياس مضاد الهيدروجين، لكن لم يتم التوصل لأي فرق بين الهيدروجين ومضاد الهيدروجين!
في خريف 2017 ،قاس العلماء الـ«magnetic moment» لمضاد البروتون ووجدوا كذلك انه مطابق تماماً للبروتون!

تستمر الأبحاث، وببقى السؤال الجوهري حول الكون بحاجة إلى إجابة.

المصدر

curiosity

إجراء أول نقل عن بعد كمومي لمعلومات كمية

إجراء أول نقل عن بعد كمومي لمعلومات كمية!

حان الوقت للاحتفال بحدث رائع في مجال الفيزياء الكمية، حيث تمكن العلماء من إجراء أول نقل عن بعد كمومي لمعلومات كمية استناداً إلى ثلاث حالات. الأمر الذي فتح مجموعة هائلة من الاحتمالات الجديدة للحوسبة الكمية والاتصالات.

وحتى الآن، لم يكن التنقل الكمي عن بُعد ممكنا إلا باستخدام البِت الكمومي quibits وإن كان على مدى مسافات طويلة. وتشير دراسة جديدة إلى أن الشبكات الكمية المستقبلية ستكون قادرة على حمل بيانات أكثر بكثير وبتدخل أقل مما اعتقدنا.

إذا كنت تسمع بفكرة الكيوريت quirit لأول مرة دعنا نتخد خطوة إلى الوراء: الأمر ببساطة أن وحدات البيانات الصغيرة التي نعرفها في الحوسبة التقليدية (بيتات-Bits) قد تكون في إحدى الحالتين: صفر (0) أو واحد (1). ولكن في الحساب الكمي تختلف المعادلة لأن الوحدة المستخدمة هي الكيوبيت quibit والذي يمكن أن يكون صفر (0) وواحد(1) في نفس الوقت، وتسمى هذه الظاهرة بالتراكب الكمومي superposition.
أما الكيوتريت qutrit فلها نفس العلاقة مع التريت trit، أي نضيف احتمالات متراكبة للوحدات الكلاسيكية التي يمكن تمثيلها على أنها صفر (0)، واحد (1) أو اثنان (2). ويمكن أن تكون الكوتريت جميع الاحتمالات في الوقت نفسه، مما يجعل من هذا قفزة نوعية من حيث قدرة المعالجة الحاسوبية أو كمية المعلومات التي يمكن إرسالها في آن واحد.

كما أنه يضيف مستوى من التعقيد للباحثين في مجال الكمبيوتر الكمي.

الآن بما أننا لدينا فكرة عن الكيوتريت، ما هو الانتقال الكمي Quantum teleportation؟

الانتقال الكمي هو الحصول على معلومات كمية من مكان إلى آخر، من خلال ظاهرة تعرف باسم التشابك الكمي quantum entanglement، أو كما سماها ألبرت أينشتاين “تأثير شبحي عن بعد-spooky action at distance”، وهو المكان الذي تترابط فيه جزيئتان كميتان (أو مجموعات من الجسيمات)، بحيث تكشف إحداهما عن خصائص الأخرى مهما كانت متباعدة من الناحية الفيزيائية.

إنه ليس انتقالاً فورياً كما يعرضه الخيال العلمي، بل هو انتقال للبيانات من مكان ما بالاعتماد على نفس البيانات من مكان آخر وذلك عبر مسافة كبيرة. ويمكن إرسال هذه المعلومات الكمية عبر فوتونات الضوء، وأحد الاستخدامات التي قد نراها في المستقبل هو إنشاء شبكات إنترنت غير قابلة للاختراق حيث ستحميها قوانين الفيزياء الأساسية.

وبتقسيم مسار الفوتون إلى ثلاثة أجزاء قريبة جدا من بعضها البعض عن طريق وضع معاير بدقة لأشعة الليزر، وباستخدام مقسم الأشعة وبلورات بورات الباريوم؛ تمكن الباحثون من إنشاء الكيوتريت وإنتاج حالة من التشابك الكمي.

وبعد قياس 12 حالة من التشابك الكمي، أنتج النظام نتيجة تقدر ب 0.75، وهي نتيجة دقيقة ثلاثة أرباع الوقت. وبينما يبقى الإعداد بطيئاً وغير فعّال، فإنه يكفي لإظهار إمكانية انتقال (كيوتريت) عن بعد كما يقول الباحثون.

يقول دانيال ڠاريستو Daniel Garisto في مجلة Scientific American:

“يبدو أن العلماء تم ضربهم بفريق منفصل!”

حيث سجلت المجموعة الثانية من العلماء انتقال (كيويرت) عبر 10 حالات فقط لكن لم يتم قبول بحثهم بعد.

وأياً كانت مجموعة العلماء التي تستطيع أن تدعي حقاً أنها وصلت إلى هذا المستوى الجديد من الانتقال أولاً، فإنها تعد لحظة مهمة في ميدان الاتصالات الكمية، حتى ولو كان استخدامها العملي محدوداً في الوقت الحالي.

ويقول الفريق أيضا أنه ينبغي عليهم أن يكونوا قادرين على تحسين نظامهم في المستقبل، ربما إلى المستويات العالية للكيوكوارتس ququarts ( الكيوكوارتس: كيوريتس qurits مع بيت bit إضافي)

كتب الفريق في ورقتهم البحثية:

“يجمع عملنا بين الأساليب السابقة لنقل جسيمات مركبة تحتمل حالتين ودرجات متعددة محررة،كما يوفر عملنا مجموعة كاملة من الأدوات لنقل الجسيمات الكمية سليمة”

“ونتوقع أن تمهد نتائجنا الطريق لتطبيقات التكنولوجيا الكمية في الأبعاد العالية، لأن النقل عن بُعد يؤدي دوراً محورياً في معيدات الكم والشبكات الكمية”

المصدر:

Sience Alert

لا تنس تقيم المقال (:

اكتشاف بنية جديدة للذهب تضع تنبؤاتنا على المحك

يعد الذهب أحد أهم العناصر على جميع المستويات. إذ يعد عنصرا مؤثرا جدا في الاقتصاد الدولي والعالمي؛ نظرا لكونه أحد العناصر الثمينة والنادرة، بالإضافة لاستخدامه بشكل كبير في التطبيقات الصناعية؛ وذلك لأنه عنصر شديد الاستقرار، عال القساوة ويشابه العناصر النبيلة في خموله وصعوبة تفاعله كيميائيا. وفي بحثٍ علميٍّ جديد يمكن القول بأننا وجدنا ميزة إضافية تضاف إلى ماسبق.

تغير مفاجئ

عند وضع عنصر الذهب تحت ضغط شديد لأجزاء نانوية من الثانية فإن البنية الذرية للذهب تتغير. فتصبح البنية أشبه ببنية المواد الأكثر قساوة من الذهب. تعد هذه المرة الأولى التي يتم فيها رصد حالة بنوية شاذة للذهب، والتي قد تساعد العلماء على تحسين فهمهم لتصرفات العناصر تحت الضغط. كما ذكرنا سابقا. يتميز الذهب بأنه عنصر مستقر؛ إذ إن البنية الكريستالية للذهب تجعله شديد المقاومة للضغوط العالية. هذه البنية تتبع طبيعة بنوية تدعى البنية التكعيبية مركزية الوجوه face centred cubic: fcc؛ تحتوي هذه البنية على مكعب في كل زاوية من زوايا المكعب، بالإضافة لهذا فإنها تحتوي على ذرة أخرى في مركز كل وجه من وجوه المكعب، هذه البنية شديدة القوة لدرجة أنها تستطيع احتمال ثلاث أضعاف الضغط الموجود في مركز الكرة الأرضية، ولكن عادةً يتم تطبيق الضغط بشكل تدريجي. عند تعريض الذهب لضغط مفاجئ يصبح الموضوع أكثر تشويقا.

تحت ضغط مفاجئ يقدر بـ223 جيجاباسكال، والذي يشكل ضغطًا أعلى من الضغط الجوي على مستوى سطح البحر بنسبة 2.2 مليون مرة، يقوم الذهب بإعادة ترتيب نفسه بشكل أقل ارتصاصًا، فيصبح ذو بنية تكعيبية مركزية الجسد (body centred cubic:bcc). يمكن تعريف هذه البنية بكونها تمتلك ذرة في كل زاوية من زوايا المكعب، ولكنها تحتوي على ذرة واحدة فقط في المنتصف، كلتا البنيتين الذريتين تصبحان موجودتين عند الانتقال من بنية إلى أخرى.

لماذا يشكل الانتقال البنوي أمرا مفاجئا؟

بالرغم من كون الانتقال بين البينتين الذريتين أمرا مألوفًا بالنسبة للعاملين في مجال الصلب (الفولاذ)، إلا أنها المرة الأولى التي يتم فيها رصد هذا التغيير في الذهب. فبعد تعريض الذهب لثلثي الضغط الموجود في مركز الأرض، تميل بنية الذهب لتصبح أقل ارتصاصًا من البنية الأولية للذهب. لم يتوقف الباحثون عند ضغط 223 جيجاباسكال؛ فبعد تعريض الذهب لهذا الضغط المفاجئ، قام العاملون بمراقبة التغيرات التي تحدث لبنية العنصر باختلاف الضغط، بعد 262 جيجاباسكال تم تغيير بنية الذهب بشكل كامل وبدأ الذهب بالإنصهار، وعند ضغط 322 والذي يساوي الضغط في مركز الأرض تقريبا، أصبح الذهب سائلًا بالكامل. وهي حالة غريبة لم يتم رصدها سابقا عند تعريض الذهب لهذه الدرجة من الضغط تدريجيا.

يعد الذهب عنصرًا مثيرًا للاهتمام بطبيعته؛ نظرا للميزات السالف ذكرها. وإذا أضفنا هذه الميزة سيصبح أكثر بريقا. حتى إن الباحثين يعتقدون أن هذه الخاصية توفّر الكثير من التطبيقات في المجال الصناعي؛ وذلك لأن الحالات المختلفة للمادة تكسبه خواص مختلفة. فعلى سبيل المثال: يستطيع الحديد أن يكتسب كلتا البنيتبن بالاعتماد على درجة حرارته. وهذا ما يعد خاصية مهمة في صناعة الصلب؛ إذ إنّ البنية مركزية الوجه أكثر قدرة على امتصاص الكربون من البنية مركزية الجسد (الأبرد). أما بالنسبة للذهب فإن عملية التحويل البنوي غير مفهومة بشكل كامل. يظهر البحث أن التحول البنوي للذهب يعتمد على الحرارة والضغط، والذي يمكن أن يساعد في فهمنا المستقبلي لعملية التحويل. بالإضافة لهذا يعتقد العلماء أنه عند تعريض الذهب لضغط 220 جيجاباسكال بشكل مفاجئ، يصبح الذهب في حالة ثلاثية؛ أي في وضع اتزان للحالة الصلبة والسائلة والغازية في نفس الوقت.

إن العديد من التنبؤات النظرية للذهب تحت الظروف المتطرفة فشلت في توقع تكون البنية مركزية الجسد، ولكن هذه الدراسة تعتبر شديدة الأهمية لتغيير توقعاتنا ووضع نظريات جديدة تفسر تصرفات المواد تحت الضغط الشديد.

المصدر