زجاج يتنفس خلال بيكو ثانية ✎ سريع

الأصل: "Direct observation of ultrafast amorphous-amorphous transitions indicated by bond stretching and angle bending in phase-change material GeTe"
arXiv:2603.17400 · 2026-03-18 · arXiv non-exclusive · تحليل مستقل · 1 دقيقة
العلماء يصورون كيف تتمدد ذرات الزجاج وتهتز مثل النوابض خلال أجزاء من تريليون من الثانية.

📄 معروضة نسخة «بسيط» — «متقدم» غير جاهزة بعد. أضفه إلى المفضّلة للمساعدة في تسريعها.

يبدو زجاج النوافذ العادي جامدًا إلى الأبد، لكن في داخله لا تبقى الذرات ساكنة أبدًا. في تيلوريد الجرمانيوم اللابلوري (GeTe) — وهي مادة تُستخدم في الأقراص القابلة لإعادة الكتابة والذاكرة غير المتطايرة — تمكن الفيزيائيون لأول مرة من تتبع مباشرة كيف تتمدد الروابط الذرية وتنحني خلال أجزاء من تريليون من الثانية.

باستخدام نبضات إلكترونية قصيرة جدًا (مدتها فيمتو ثانية، أي 10⁻¹⁵ من الثانية)، التقط العلماء "فيلمًا" لحركة الذرات. واتضح أنه بعد التعرض لليزر، تتمدد الروابط Ge-Te وGe-Ge خلال 0.2 بيكو ثانية فقط — أي أسرع بمئة مرة من رمشة العين. ثم، خلال 0.5–2 بيكو ثانية، تتغير الزوايا بين الذرات، وكأن الجزيء يأخذ شهيقًا وزفيرًا. وتصاحب هذه الحركات اهتزازات محلية بتردد 3.10 تيراهرتز — أي تريليون اهتزازة في الثانية. هذا التردد مماثل لاهتزاز نابض صغير جدًا لو ضُغط إلى حجم ذرة.

القمة البوزونية هي زيادة في حالات الاهتزاز في الزجاج عند الترددات المنخفضة، وهي ما تميزه عن البلورة. سابقًا، ظل طبيعتها لغزًا: لم تكن هناك ملاحظات مباشرة للحركات الذرية. الآن نرى أن القمة تنشأ من تلك الروابط المتمددة والمرنة التي رآها العلماء في التجربة.

هذه النتائج لا تغلق فقط سؤالًا قديمًا في فيزياء الزجاج، بل لها أيضًا أهمية عملية. بفهم كيفية تحرك الذرات في الحالة اللابلورية، يمكن التحكم بدقة أكبر في سرعة التبلور والاسترخاء في مواد الذاكرة من الجيل الجديد. ربما سنتعلم قريبًا "ضبط" الزجاج على الاستجابة المطلوبة، كما يُضبط آلة موسيقية.

3.10 تيراهرتز أعلى بحوالي مئة مليار مرة من تردد الصوت الذي يسمعه الإنسان. لو أمكن سماع هذا الاهتزاز، لبدا كموجة فوق صوتية بارتفاع لا يمكن تخيله.

العلماء
James Clerk MaxwellArno PenziasRalph AlpherRobert Woodrow WilsonWilhelm WienMax Planck
المفاهيم
عملية فائقة السرعة مطيافية فائقة السرعة تحول الطور للمادة سلوك طور الماء مادة لابلورية تشوه فيمتو ثانية زاوية لف ذرات فائقة البرودة انتشار ضوء لاختناقي انتقال طوبولوجي زجاج ارتعاش حراري حركة حرارية معدن غريب اهتزاز الشبكة تبخر مطيافية الأتوثانية انتقال ذري تصلب