عالِم

Leonard Mandel

1927–2001 · البصريات الكمومية, الفيزياء
عالم فيزياء بريطاني-أمريكي، أحد رواد البصريات الكمومية، وهو حقل بني على أسس علم البصريات الذي أرسى دعائمه علماء مثل ابن الهيثم. يُعرف بكونه مؤلفاً مشاركاً لتأثير هونغ-أو-ماندل، الذي يبرز التداخل ثنائي الفوتون وعدم تمييز الجسيمات الكمومية. أرست تجاربه وأعماله النظرية أسس المعلومات الكمومية والحوسبة الكمومية. قدم إسهامات كبيرة في البصريات الإحصائية ودراسة الضوء غير الكلاسيكي.

سيرة

وُلد ليونارد ماندل في 9 مايو 1927 في برلين، ألمانيا. هاجرت عائلته بسبب أصولها اليهودية إلى إنجلترا ثم إلى الولايات المتحدة. حصل على الدكتوراه من جامعة لندن. عمل في الكلية الإمبراطورية بلندن، ثم في جامعة روتشستر حيث أمضى معظم مسيرته. رصد بالاشتراك مع تشون كي هونغ وتشيه يو عام 1987 تأثير التداخل ثنائي الفوتون. نال جائزة ماكس بورن وجوائز أخرى. توفي في 9 فبراير 2001.

اكتشافات رئيسية

💡 نشأ اهتمام ماندل بالبصريات بعد حضوره محاضرة لدينيس غابور، مخترع التصوير التجسيمي (الهولوغرافيا)، مما حدد مصيره العلمي.
المفاهيم
البصريات الكموميةالتشابك الكميالمعلومات الكموميةالقياس الكمومي
قوانين
تأثير هونغ-أو-ماندل
العلماء
Albert A. MichelsonAlain AspectDavid DeutschErwin SchrödingerCharles TownesNiels BohrRichard FeynmanJohn Clauser

مقالات ذات صلة

مسطرة من الضوء: كيف نقيس البيكو ثوانٍ باستخدام الدقة الترددية
مسطرة من الضوء، هكذا يمكن تسمية الطريقة الجديدة لقياس التأخيرات الزمنية المتناهية الصغر. في عام 1987، لاحظ تشونغ كي هونغ وتشي-يو أوو وليونارد ماندل أنه إذا سقط فوتونان لا يمكن تمييزهما في وقت واحد على مقسم شعاع، فإنهما يخرجان معًا دائمًا من منفذ واحد.
لقاء مع الغالق: كيف يُولّد الفوتون نافورة من الاحتمالات
يتكون الضوء من حزم تسمى الفوتونات. كان ماكس بلانك أول من أدرك أن الضوء ينبعث على هيئة كمّات. أما اليوم فأصبح بمقدورنا توجيه فوتونات منفردة. عندما يلتقي هذا الفوتون بغالق سريع، فإنه لا يمكن شطره — فـنصف الفوتون غير موجود. بدلاً من ذلك، ينشأ مزيج كمومي من حالات بأعداد مختلفة من الفوتونات: صفر، واحد، اثنان، ثلاثة... بلا حدود.
أربعة فوتونات في نقطة واحدة
يمكن جعل الضوء الصادر من مصدر واحد "يلتقي" بنفسه، فتظهر على الشاشة أهداب — مثل تموجات حجرين أُلقيا في الماء. لطالما أتقن الفيزيائيون فعل ذلك مع فوتونين، لكن جعل أربعة جسيمات ضوئية تندمج في آن واحد كان صعبًا: فقد كانت مصادر الفوتونات المفردة تفقد الكثير من الجسيمات في الطريق.
فوتونات الأشعة السينية تجد بعضها البعض
في غرفة مظلمة، يسلط مصباحان يدويان الضوء على جدار واحد. عادةً، تتراكب أشعتهما ببساطة، وتصبح البقعة أكثر سطوعًا. لكن إذا أصدر المصباحان الضوء في دفعات خاصة — فوتونات — فإنهما قد يتصرفان بشكل مختلف في ظروف معينة. بدلاً من أن يصلا بشكل مستقل إلى أماكن مختلفة، فإن الفوتونين «يتفقان» ويخرجا معًا فقط، كزوج، من مخرج واحد. هذا التأثير بالضبط شوهد لأول مرة للأشعة السينية.
الضوء الذي يكشف التناظر
في غرفة مظلمة، يُحبس ذرة وضوء معًا داخل صندوق مرآة. الصندوق صغير جدًا لدرجة أن الذرة لا تستطيع إطلاق الضوء ببساطة؛ فهما يتبادلان الطاقة باستمرار، مثل راقصَين لا يتركان أيدي بعضهما. هذا الاقتران فائق القوة يغيّر قواعد اللعبة نفسها: تُعاد هيكلة مستويات الطاقة، ويخرج الضوء ليس في دفعات منفردة عادية، بل في مجموعات نجمية كاملة.
الفوتونات أخيرًا تتفق
في المسرّع الضخم، تصطدم الجسيمات ببعضها البعض، وأحيانًا لا يتبقى بعد الاصطدام سوى فوتونين — جسيمَي الضوء. يعرف الفيزيائيون كيفية التنبؤ بعدد مرات حدوث ذلك، لكن حساباتهم ظلت لفترة طويلة لا تتوافق مع ما تراه الكواشف. كل تحسين في النظرية كان يغيّر الإجابة، ولم يكن هناك اتفاق. قام مؤلفو العمل الجديد بخطوة إضافية في الدقة — أضافوا إلى الحساب المستوى التالي من التصحيحات.
مضادة التجميع للفوتونات في عملية توليد التوافقيات العليا
عند شدة ضوء منخفضة للغاية الفوتونات تصل إلى الكاشف واحدة تلو الأخرى — مثل قطرات من صنبور غير محكم الإغلاق، ولا تشكل أزواجًا أبدًا. هذه الظاهرة، المعروفة باسم مضادة التجميع، تم التنبؤ بها نظريًا من قبل روي غلاوبر وتم تأكيدها تجريبيًا لأول مرة من قبل ليونارد ماندل، لتصبح دليلًا مباشرًا على الطبيعة الجسيمية للضوء.
مسطرة من الضوء: كيف تقيس النانومترات بفوتونين
يلتقي فوتونان على مرآة نصف شفافة. إذا وصلا في نفس اللحظة تمامًا، فإنهما يخرجان معًا دائمًا — كتفًا بكتف، مثل توأمين لا يريدان الانفصال. هذا التأثير، الذي اكتُشف عام 1987، أصبح أساس مسطرة كمومية لقياس التأخيرات الزمنية المتناهية الصغر. لكن كان لهذه المسطرة عيب: بمجرد أن يتجاوز التأخير الزمني عمر الفوتون الواحد، تختفي الدقة تمامًا، مثل تموجات تختفي على سطح الماء.