بتوقيت بيروت - 2/8/2026 5:03:11 PM - GMT (+2 )

شاهد العلماء للتو مرحلة غريبة من المادة تتحول إلى مرحلة أكثر غرابة. ولأول مرة، رأوا أن السائل الفائق يتحول إلى مادة صلبة فائقة، وهو التحول الذي لم يكونوا متأكدين من إمكانية حدوثه.
في دراسة نشرت في 28 يناير في المجلة طبيعةلاحظ الباحثون مجموعة من الإكسيتونات – أشباه الجسيمات التي تجمع بين إلكترون وثقب إلكترون – تتحول من سائل فائق إلى مادة صلبة فائقة ثم تعود مرة أخرى. هذه هي المرة الأولى التي يتم فيها رؤية الإكسيتونات تتكثف إلى مادة صلبة فائقة، وتخضع لمرحلة انتقالية عكسية بالطريقة التي يمكن أن يتحول بها الماء من سائل إلى جليد ثم يعود.
المراحل السرية للمادةهناك الكثير مراحل المادة من الحالات الثلاثة النموذجية التي نواجهها يوميًا (الغازات والسوائل والمواد الصلبة)، على الرغم من أن معظم حالات المادة الأخرى هذه لا توجد إلا في ظل الظروف القاسية. السوائل الفائقة هي أحد الأنواع التي تحدث فقط عندما يتم تبريد بعض الجسيمات، مثل نظائر الهيليوم والإكسيتونات، إلى أعلى بقليل الصفر المطلق – الغياب التام للحرارة. إنها ليست سوائل تمامًا، فهي تتدفق دون مقاومة للاحتكاك، وعندما يتم تحريكها، فإنها تتشكل بشكل صغير الأعاصير الأبدية تسمى الدوامات الكمومية.
ومن ناحية أخرى، فإن المواد الصلبة الفائقة هي حالة من حالات المادة التي يُفترض وجودها عندما يتم تبريد السوائل الفائقة بدرجة أكبر. إنها تحافظ على اللزوجة الصفرية للسيولة الفائقة، ولكن بدلاً من أن تتحرك الجسيمات في فقاعة تشبه السائل، فإنها تشكل بنية منظمة، مثل الشبكة البلورية، مع الحفاظ على قدرتها على التدفق وتشكيل دوامات كمومية.
تم تصنيع المواد الصلبة الفائقة في المختبرات من قبل، بما في ذلك عام 2021، عندما ابتكر الباحثون ديسبروسيوم فائق الصلابة ثنائي الأبعاد وفي عام 2024 عندما رأوا دوامات كمية في مادة صلبة فائقة. ومع ذلك، فقد تمكنوا من تحقيق ذلك فقط باستخدام معدات وطاقة إضافية لإجبار الجزيئات على الدخول في شبكة منظمة. وعلى النقيض من ذلك، توضح الدراسة الجديدة مرحلة انتقالية طبيعية.
“لأول مرة، رأينا سائلًا فائقًا يمر بمرحلة انتقالية ليصبح ما يبدو أنه مادة صلبة فائقة.” كوري دينوقال عالم الفيزياء في جامعة كولومبيا والمؤلف المشارك للدراسة، في أ إفادة.
استكشاف حدود جديدةوللقيام بذلك، وضع الباحثون قطعتين من الجرافين – التي تشبه ورقة رقيقة جدًا مصنوعة بالكامل من ذرات الكربون – بالقرب من بعضها البعض. ثم أضافوا قوية المجال المغنطيسي وتبريد النظام ليشكل “حساء” الإكسيتون.
عندما تم تبريدها إلى ما بين 2.7 و7.2 درجة فهرنهايت (1.5 إلى 4 درجات مئوية) فوق الصفر المطلق، شكلت الإكسيتونات سائلًا فائقًا. عندما تم تبريدها أكثر من ذلك، تحولت الإكسيتونات إلى مرحلة جديدة غامضة وعازلة للكهرباء، والتي يشتبه الفريق في أنها حالة الصلابة الفائقة النظرية.
“تُعتبر الميوعة الفائقة بشكل عام بمثابة الحالة الأرضية ذات درجة الحرارة المنخفضة،” جيا ليوقال عالم الفيزياء في جامعة تكساس في أوستن والمؤلف المشارك للدراسة في البيان. “إن مراقبة مرحلة عازلة تذوب في سائل فائق هو أمر غير مسبوق. وهذا يشير بقوة إلى أن مرحلة درجة الحرارة المنخفضة عبارة عن مادة صلبة غير عادية للغاية من الإكسيتون.”
يبحث الفريق في مواد أخرى لاختبارها، بالإضافة إلى إيجاد طرق جديدة لقياس ودراسة حالة الصلابة الفائقة للإكسيتون.
وقال دين: “في الوقت الحالي، نحن نستكشف الحدود المحيطة بهذه الحالة العازلة، بينما نبني أدوات جديدة لقياسها بشكل مباشر”. ستساعد الدراسات الإضافية العلماء على فهم كيفية تصرف المواد الصلبة الفائقة والسوائل الفائقة، وتعميق فهمنا لفيزياء الجسيمات والعمل على تطبيقات المواد الصلبة الفائقة ذات درجة الحرارة المرتفعة.
Zeng، Y.، Sun، D.، Zhang، NJ، Nguyen، RQ، Shi، Q.، Okounkova، A.، Watanabe، K.، Taniguchi، T.، Hone، J.، Dean، CR، & Li، JIA (2026). ملاحظة انتقال الإكسيتونات ثنائية الطبقة من السوائل الفائقة إلى العازل. طبيعة. https://doi.org/10.1038/s41586-025-09986-w
إقرأ المزيد


