طور باحثون في جامعة TU Wien نظامًا كميًا باستخدام ذرات روبيديوم مبردة جدًا تسمح بتدفق الطاقة والكتلة بكفاءة مثالية، متحدية المقاومة العادية. محصورة في خط واحد، تتصادم الذرات بلا توقف دون تباطؤ، محاكية مهد نيوتن. الاكتشاف، المنشور في Science، يبرز شكلاً جديدًا من النقل في الغازات الكمية.
في تجربة رائدة، قام علماء في جامعة فيينا للتكنولوجيا (TU Wien) بصنع 'سلك' كمي من آلاف الذرات من الروبيديوم المبردة إلى درجات حرارة مبردة جدًا. باستخدام حقول مغناطيسية وبصرية لتقييد حركة الذرات في خط مستقيم، لاحظ الفريق نقل الطاقة والكتلة الذي يظل دون انخفاض رغم التصادمات العديدة. يتحدى هذا الإعداد الفيزياء التقليدية، حيث تواجه التدفقات مثل الكهرباء أو الحرارة عادةً مقاومة من الاحتكاك والتشتت. بدلاً من ذلك، يظهر الغاز الذري موصلية مثالية، مع انتشار الحركة بشكل نظيف عبر النظام. «في المبدأ، هناك نوعان مختلفان تمامًا من ظواهر النقل»، يشرح فريدريك مولر من معهد الذرات في TU Wien. «نتحدث عن نقل باليستي عندما تتحرك الجسيمات بحرية وتقطع ضعف المسافة في ضعف الوقت - مثل رصاصة تسير في خط مستقيم». ومع ذلك، يتجاوز السلوك المُلاحظ النقل الباليستي والانتشاري. «من خلال دراسة التيار الذري، رأينا أن الانتشار مكبوت عمليًا تمامًا»، يلاحظ مولر. «يتصرف الغاز كموصل مثالي؛ رغم حدوث تصادمات لا حصر لها بين الذرات، تتدفق كميات مثل الكتلة والطاقة بحرية، دون تبدد في النظام». يشبه التأثير مهد نيوتن الكمي، حيث ينتقل الزخم مباشرة دون خسارة. «لا يمكن للذرات في نظامنا إلا أن تتصادم في اتجاه واحد»، يقول مولر. «لا تتشتت زخومها بل تتبادل ببساطة بين شركاء التصادم. يظل زخم كل ذرة محفوظًا - يمكن فقط نقله، لا يُفقد أبدًا». يمنع ذلك الغاز من الوصول إلى التوازن الحراري، مقدمًا رؤى حول المقاومة الكمية. «تظهر هذه النتائج لماذا لا تتحول مثل هذه السحابة الذرية إلى حالة حرارية - لماذا لا توزع طاقتها وفقًا لقوانين الديناميكا الحرارية العادية»، يضيف مولر. «دراسة النقل في مثل هذه الظروف المتحكم فيها تمامًا يمكن أن تفتح طرقًا جديدة لفهم كيفية ظهور المقاومة، أو اختفائها، على المستوى الكمي». تظهر النتائج في ورقة بعنوان 'Characterizing transport in a quantum gas by measuring Drude weights'، منشورة في Science في عام 2025 من قبل مؤلفين بما في ذلك Philipp Schüttelkopf وMohammadamin Tajik وJörg Schmiedmayer.
