إيه اللي اسمه فراكتون ده؟

خليني أحكيلك حاجة غريبة جداً. غريبة لدرجة إنها ممكن تكون من فيلم خيال علمي.

قبل ما تفهم الفراكتون

لما بتدق على ترابيزة، التردد اللي بيمشي فيها — هل حسيت إنه "حاجة"؟

العلماء بيعتبروه فعلاً "حاجة". بيسموه "فونون" (Phonon). مش جسيم حقيقي زي الإلكترون، لا ده نمط بيظهر لما كتير من الجسيمات تتحرك سوا. زيكوكب wave في البحر — مش مجرد مي، بس بيتصرف زي حاجة ممكن تدرسها.

دلوقتي تخيل حاجات أغرب من دول.

إيه هم الفراكتونات؟

الفراكتونات بيظهروا في ترتيبات مغناطيسية معينة جوه البلورات. بتلاقيهم في الزوايا اللي بتلتقي فيها مناطق مغناطيسية مختلفة. زي الزوايا في البيت بتجمع تراب.

المفاجأة؟ دول مش بتتحرك خالص.

فراكتون واحد أساساً "متجمد" في مكانه. مش بيزوغ أو يتحرك لوحده. الطريقة الوحيدة إنه يتنقل؟ لو جسيمات تانية "تدفعه" — من خلال التفاعل مع الجيران.

زي الصاحب اللي مش بيسوق أبداً، بس لو حد جابه — هيركب على طول.

ليه ده مهم؟

مش بس فضول من عالم الفيزياء الكمية.

الفراكتونات ممكن تكون مفيدة جداً في حاجة اسمها تخزين المعلومات الكمية.

الكمبيوترات العادية بتواجه مشكلة كبيرة: الحالات الكمية بتتأثر بأي حاجة. أقل تشويش ممكن يبوظها. بس لو المعلومات الكمية مخزنة في جسيمات مش بتقدر تتحرك أصلاً — ممكن تكون محمية بشكل أفضل.

الاكتشاف الجديد

العلماء كانوا شاكين إن الفراكتونات ممكن توجد في حالات مادة معينة اسمها "سوائل الكم المغناطيسية" (Quantum Spin Liquids).

متتخيلش ده زي المية في الزجاجة. ده بلورة... بس إلكتروناتها ما بتستقرش. حتى لو بردّتها لحد قريبة جداً من الصفر المطلق، المجالات المغناطيسية بتاعتها لخبطة في حركة كمية مستمرة.

المشكلة؟ الحسابات السابقة كانت مبنية على نظريات نظرية جداً. مش سهلة تربطها بمواد حقيقية.

فريق في مركز HZB أثبت حاجة مهمة جداً: الفراكتونات ممكن تظهر في نماذج واقعية للمادة الصلبة الكمومية.

ده bridging الفجوة بين "الرياضيات بتقول ممكن" و"ممكن نلاقيها في مادة حقيقية".

كانوا واجهوا مشاكل

لما كانت التأثيرات الكمية قوية جداً — الفراكتونات بتختفي. ولما كانت ضعيفة جداً — بتوجد بس مش ليها سلوك كمّي حقيقي. يعني كانت "نصابين".

الحل؟ الفريق حسّن طريقة تمثيل التفاعلات المغناطيسية في نموذجه. ولقي المنطقة اللي فيها فراكتونات كمّية حقيقية — تحت ظروف عملية.

وإيه اللي جاي؟

الفريق دلوقتي بيشتغل على إنه يلقى أو يصنع أنظمة فيزيائية فعلية تناسب نموذجه.

الطريق الواعد؟ محاكيات ذرات ريدبرغ (Rydberg atom simulators). دي تقدر تحبس ذرات وتتحكم في خواصها الكمّية بدقة عالية.

لو كل حاجة ماشية صح — ممكن نكتشف أخيراً الجسيمات دي عملياً. جسيمات كانت نظرية pure أصبحت ممكن تكون أساس تكنولوجيا جديدة.

تخيّل تخزّن معلومات كمية في جسيمات رفضت إنها تتحرك. أحياناً اللي بيكون ثابت في مكانه بيكون أثمن حاجة عندك.

المصدر: ScienceDaily