بعد الاعتماد على تخمين متعلم لعقود من الزمن ، أكد العلماء أخيرًا لحظة ثنائي القطب من أحادي كلوريد الألومنيوم (ALCL) ، وهو جزيء بعيد المنال ولكنه مهم معروف بالتسلل حول التصميمات الداخلية للمجرات القديمة.
لحظة ثنائي القطب الكهربائية هي مقياس للقطبية – وهو محدد حاسم للعديد من الخصائص الفيزيائية لأي نظام ، مثل نقطة الغليان أو قابليتها للذوبان. بالنظر إلى أهميتها ، النتيجة الجديدة ، التي نشرت الشهر الماضي في المراجعة المادية أ، يقدم فرصًا مثيرة للتطبيقات عبر مجموعة واسعة من الحقول ، من الحوسبة الكمومية إلى الفيزياء الفلكية.
في صميمنا ، نحن جميعًا مصنوعون من الجزيئات. أي شيء نفعله – سواء كان يلتقط فنجانًا من القهوة أو هضم القهوة بعد أخذ رشفة – يمكن شرحه من حيث التفاعلات الجزيئية. هذا ذو أهمية واضحة للعلماء ، وللأسباب. لأحدهم ، يمكن لمعرفة كيف تتفاعل الجزيئات المختلفة إما مع بعضها البعض أو مع بيئتها يمكن أن تكشف الكثير عن خصائص كل منها ، مثل كيفية دراسة الفيزيائيين جزيئات مختلفة باستخدام مصادمات الجسيمات الكبيرة.
ولكن سبب آخر هو أن التفاعل نفسه – في هذه الحالة ، لحظة ثنائي القطب – يفهم العلماء أنظمة مختلفة تمامًا بطرق غير متوقعة. “في الكيمياء ، تؤثر لحظات ثنائي القطب على كل شيء بدءًا من سلوك الترابط إلى تفاعلات المذيبات” ، قال بويرج هيمميرلينغ ، وهو عالم فيزيائي في جامعة كاليفورنيا (UC) ، ريفرسايد ، ومؤلف مشارك في الورق ، في أ إفادة. “في علم الأحياء ، يؤثرون على الظواهر مثل الترابط الهيدروجين في الماء. في الفيزياء وعلم الفلك ، يمكن تسخير لحظات ثنائي القطب لجعل الجزيئات المجاورة تتفاعل ، على سبيل المثال ، مع الهدف لخلق تشابك كمي بينهما.”
وأضاف ستيفن كين ، عالم الفيزياء الفلكية في UC Riverside ومؤلف مشارك في نفس البيان ، أن لحظة ثنائي القطب لـ ALCL ، على وجه الخصوص ، تُظهر الوعد عبر مجموعة واسعة من التطبيقات ، في نفس البيان. وقال كين: “تعمل بيانات لحظة ثنائي القطب الدقيقة على تحسين كيفية تفسير التوقيعات الجزيئية في ضوء النجوم”. “توفر نسبة الألومنيوم إلى الكلور في النجوم ، كما تم الكشف عنها من خلال قياسات ALCL ، أدلة حرجة للتخليق النووي النجمي والتاريخ المادي لهذه الهيئات السماوية.”
للتجربة ، قام Hemmerling وفريقه ببناء نظام فراغ ليزر مخصص كان يتطورونه لأكثر من سبع سنوات ، مما يتيح لهما أداء التحليل الطيفي عالي الدقة. قاموا بتوليد عوارض ALCL في فراغ داخل الإعداد ، واختيار الجزيء لفهم بشكل أفضل لبرامجها الكيميائية وسلوكها. في النهاية ، وصلوا إلى قيمة 1.68 ديبي (الوحدة لقياس لحظات ثنائي القطب) للحظة ثنائي القطب من Alcl.
قد يبدو غريباً أن هذا العدد الأساسي استغرق ما يقرب من قرن من الزمان ، لكن اتضح أن التقدير كان قريبًا حقًا. في عام 1956 ، الكيميائي ديفيد ر. ليد قدرت لحظة ثنائي القطب من ALCL عند 1.5 ديبي – مجرد 0.18 ديبي بعيدا عن نتيجة هيمميرلينغ. وقال هيمميرلينغ في نفس البيان إن التقارب يوضح صحة النماذج النظرية الحالية مع تقديم بعض القرائن حول كيفية تحسين الدقة إلى أبعد من ذلك.
“من تحسين فهمنا للنجوم البعيدة إلى تمكين أجهزة الكمبيوتر الكمومية من الجيل التالي ، فإن القياس الدقيق للحظة ثنائي القطب الكهربائية من ALCL هو خطوة تأسيسية نحو فتح الاكتشافات المستقبلية” ، قال هيمميرلينج.