عيوب في البلورة تلتقط الضوء خلال فمتو ثوانٍ سريع
بلورة فائقة الرقة من ذرات التنجستن والكبريت تشبه موقف سيارات مثاليًا: كل الأماكن مشغولة، كل شيء منتظم. لكن أحيانًا تنقص ذرة واحدة — فتتكون حفرة-عيب. إذا دخل إكسيتون (زوج من إلكترون و«ثقب» ينقل طاقة الضوء) إلى هذه الحفرة، فقد يعلق ويُصدر ضوءًا بشكل مختلف عن المنطقة النقية.
حتى الآن، كان يُرى هذا الالتقاط فقط من خلال علامات غير مباشرة: الإشارة من الإكسيتونات على العيوب كانت ضعيفة جدًا. الآن، أخذ العلماء بلورة تحتوي على عدد كبير من هذه الحفر وسلطوا عليها ومضات ليزر فائقة القصر. تبيّن أن الإكسيتونات تدخل إلى الحفر خلال 300 فمتو ثانية — وكأن سيارة تجد مكانًا فارغًا في موقف السيارات خلال جزء من مليار من الثانية. في الوقت نفسه، تعيش الإكسيتونات على العيوب أقصر من عمرها في البلورة النقية، لذا يتمكن بعضها من «القفز» عائدًا. علاوة على ذلك، إذا سُلط ليزر بطاقة أقل، يمكن للإكسيتونات على العيوب أن تتلقى دفعة إضافية وتتحرر، مثل سيارة تخرج من حفرة إلى طريق مستوٍ.
مثل هذه «الحفر» في البلورات ثنائية الأبعاد تُستخدم بالفعل في نماذج أولية للحواسيب الكمومية وأجهزة استشعار فائقة الحساسية. فهم كيفية دخول الإكسيتونات إلى هذه الحفر وخروجها منها سيساعد في جعل هذه الأجهزة أسرع وأكثر موثوقية.
الفمتو ثانية هي جزء من مليون من مليار من الثانية. خلال 300 فمتو ثانية، يقطع الضوء 0.09 مليمتر فقط — أقل من سُمك شعرة الإنسان.