شعاع يلاحق هدفه بنفسه ✎

الأصل: "Motion-Tracking Terahertz Time-Domain Spectroscopy Enabled by Time-Programmable Frequency Combs for Moving-Object Sensing"
arXiv:2609.06024v1 · 2026-09-05 · arXiv non-exclusive · تحليل مستقل · 1 دقيقة
نبضة تيراهرتز لم تعد تضيع عندما يتحرك الجسم: نافذة القياس تتبع الهدف تلقائيًا.

في المسرح، يبقي كشاف الضوء الممثل داخل شعاعه أينما خطا. خدعة مماثلة تعمل الآن مع رادار التيراهرتز: نبضة الضوء القصيرة لم تعد تضيع عندما يتحرك الجسم.

تمر موجات التيراهرتز عبر الملابس والبلاستيك دون أن تؤذي الأنسجة، لذلك يجري اختبارها لأغراض التفتيش والتشخيص الطبي. الطريقة التقليدية تقيس شكل نبضة قصيرة مرتدة من العينة، لكن إذا تحركت العينة ولو قليلًا، تخرج النبضة من نافذة المراقبة الضيقة. في السابق، كان على الهدف أن يبقى ثابتًا.

النظام الجديد يعمل مثل كشاف يوجه نفسه تلقائيًا نحو الممثل: نافذة القياس تتحرك مع النبضة.

بني الفيزيائيون اليابانيون جهازًا من ليزرين: ليزر يمسح النافذة الضيقة بسرعة، وليزر ثانٍ يزيح هذه النافذة استجابةً لإشارة التغذية الراجعة لإبقاء قمة النبضة في المركز. هكذا تمكنوا من تتبع مرآة تتحرك بسرعة 4 سنتيمترات في الثانية على مسافة 12 سنتيمترًا، أي أكبر بـ26 مرة من عرض النافذة. وصلت دقة تحديد موضع القمة إلى 225 نانومترًا، وهو أقل من طول موجة الضوء المرئي.

في تجربة نموذجية، قامت مرآة ذهبية على محرك اهتزازي بمحاكاة التنفس ونبض القلب. استعاد النظام هذه الاهتزازات الضعيفة وسط إزاحة كبيرة تصل إلى 10 سنتيمترات. سابقًا، كانت مطيافية التيراهرتز تتطلب عينة ثابتة، وإلا لضاعت النبضة. الآن، النافذة تتبع الهدف المتحرك على مدى عشرات السنتيمترات بدقة تصل إلى أجزاء من الميكرون. هذا يفتح الطريق لمراقبة غير تلامسية للتنفس ونبض القلب لدى الأشخاص المتحركين، ولفحص المنتجات على خط الإنتاج.

دقة 225 نانومترًا تضاهي حجم فيروس الإنفلونزا. يمكن للنظام أن يلاحظ إزاحة مرآة أصغر من طول موجة الضوء المرئي.

العلماء
James Clerk MaxwellArno PenziasRalph AlpherRobert Woodrow WilsonWilhelm WienMax Planck
المفاهيم
التحليل الطيفيمعادلات ماكسويلقانون بلانك للإشعاعمعادلة بلانك-أينشتاينقانون فين للإزاحةصيغة ريدبرغقانون براغ