عندما تتنفس الليزرات
هل تخيلت يومًا أن الليزر يمكن أن يتنفس؟
في بعض الأجهزة المتقدمة، لا يخرج الضوء بشكل مستمر. بل يتغير قوته بين الصعود والهبوط، وكأنه يأخذ نفسًا عميقًا ثم يطلقه.
هذا النوع من الليزر يُسمى "ليزر التنفس". وكان الباحثون يجدون صعوبة في تفسير سبب هذا السلوك الغريب.
مشكلة فيزيائية قديمة
تعمل الليزرات السريعة بإرسال نبضات ضوئية قصيرة جدًا، قد تصل إلى جزء من مليون مليار من الثانية. وتُستخدم هذه الليزرات في عمليات العيون، والتصوير طبي، وصناعة الدقة.
وفي قلب الجهاز، يدور الضوء داخل غرفة مغلقة. ويحاول الضوء أن ينظم نفسه على شكل موجة ثابتة لا تتفرق أثناء الدوران.
لكن أحيانًa يبدأ هذا الشكل بالتمدد والانكماش، فيحصل "التنفس".
نوعان من التنفس
لاحظ العلماء أن الليزر يتنفس بطريقتين مختلفتين:
- عند رفع الطاقة إلى مستوى معين، يسرع التنفس ويحصل بسرعة.
- وعند خفض الطاقة، يبطئ التنفس ويستمر لمئات أو آلاف الدورات.
ولفترة طويلة، ظن الباحثون أن السببين مختلفان تمامًا، ويحتاجان إلى حسابات ونظريات منفصلة.
اكتشاف جديد يجمع الاثنين
في دراسة جديدة، توصّل فريق بحثي إلى أن النوعين يمكن تفسيرهما بطريقة واحدة.
السر يكمن في النظر إلى زمنين مختلفين في آن واحد: زمن سرعة الضوء داخل الجهاز،以及 وزمن تغير الطاقة ببطء.
عند الجمع بين النظرين، يصبح التنفس السريع والتنفس البطيء نتيجة لنفس الظواهر الفيزيائية.
لماذا يهم هذا؟
كلما فهمنا سلوك الليزر أكثر، استطعنا صناعة أجهزة أكثر استقرارًا ودقة. ويمكن للمهندسين الآن استخدام نموذج واحد بدلًا من نماذج متعددة.
هذا يسرّع تطوير الليزرات المستخدمة في الطب والصناعة والتقنيات الجديدة.