استخدامات ميكانيكا الكم
يعتبر مجال ميكانيكا الكم من المجالات الأساسية في الفيزياء، حيث يقدم وصفًا للطبيعة على مقياس الذرات والجسيمات دون الذرية، وله تطبيقات واستخدامات عديدة وكثيرة تتداخل بشكل مباشر مع حياة الإنسان، من أبرزها ما يلي:
الليزر
يُعرف الليزر بأنه جهاز يبعث إشعاع كهرومغناطيسي موجة في اتجاه واحد، مكون من لون واحد، أي أن لموجاته ترددًا وطولًا موجيًا متماثلًا، تعتمد طريقة توليده على تقنية تسمى الانبعاث المحفّز، حيث يتم استخدام الفوتون لتحفيز إلكترون لينزل إلى حالة طاقة كمومية أقل ويُطلق فوتونين متطابقين، ويتم تكرار هذه العملية في غرفة عاكسة حتى تتماسك العديد من الفوتونات، وتنبعث معًا مكونة شعاع ليزر.[١][٢]
التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI)
تستخدم التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) الماء وجزيئات الدهون في الجسم، لتصوير الأعضاء الداخلية لجسم الإنسان، إذ تحتوي هذه الأعضاء على كميات مختلفة من الماء والدهون، مما يساعد هذه التقنية في تمييز هذه الاختلافات وإعطاء صورة داخلية للأعضاء.[٢]
يوجد في ذرات الهيدروجين في جسم الإنسان (المكون الرئيسي للماء)، جسيم البروتون في النواة، وهو جسم موجب الشحنة، له خاصية تسمى الدوران الكمي، ينتج عن هذا الدوران حقلًا مغناطيسيًا في اتجاه عشوائي، إذ ينتج عن جميع البروتونات في جميع ذرات الهيدروجين في جسم الإنسان مجالات مغناطيسية عشوائية، وهنا تستخدم تقنية التصوير بالرنين المغناطيسي، مغناطيس خارجي قوي، يعمل على محاذاة محاور المجالات المغناطيسية الذرية، ثم يتم تطبيق نبضات لاسلكية مضبوطة على تردد معين، والتي تؤدي مؤقتًا إلى إخراج بعض ذرات الهيدروجين (مجالاتها المغناطيسية) من المحاذاة مرة أخرى، ثم ترجع هذه الذرات ومجالاتها المغناطيسية إلى وضع المحاذاة مع باقي الذرات بفعل المجال المغناطيسي الخارجي، ثم يعاد تطبيق النبضات اللاسلكية، وهكذا، ومن خلال هذه العملية، يمكن اكتشاف مناطق الجسم التي تحتوي على المزيد من ذرات الهيدروجين وتمييزها عن المناطق التي بها عدد أقل من ذرات الهيدروجين.[٢]
الترانزستورات
تستخدم الترانزستورات لتضخيم الإشارة أو كمفتاح (Switch) في الدارات الكهربائية، وتتكون الترانزستورات من طبقات من عناصر شبه موصلة مثل السيليكون، حيث يتم إضافة بعض العناصر الأخرى إليها في عملية تسمى إضافة الشوائب (doping) على المستوى الكمي، لزيادة خصائص توصيلها الكهربائي، وتعد الترانزستورات من أهم العناصر الكهربائية التي تستخدم في تصنيع رقائق الكمبيوتر، حيث تحتوي الواحدة منها على الملايين من الترانزستورات، والتي بدورها حجر الأساس التي تتكون منه أجهزة الكمبيوتر والأجهزة اللوحية والهواتف الذكية وغيرها من الأجهزة الذكية.[٣][٢]
المصابيح الفلورية
تتكون المصابيح الفلورية من أقطاب كهربائية تعمل على تسخين وإطلاق أو قذف الإلكترونات، إلى مادة الزئبق الموجود أيضًا داخل المصباح، حيث تسبب اصطدامات الإلكترونات في الزئبق إلى ارتفاع إلكترونات الزئبق إلى حالة طاقة كمومية أعلى، وعند وصول الإلكترونات عالية الطاقة إلى هذه الحالة، تصبح أكثر ميلًا إلى القفز مرة أخرى إلى حالتها القديمة (أقل طاقة)، وبذلك تبعث الفوتونات، وتنتج الضوء الذي نراه.[١][٢]
المراجع
- ^ أ ب "Applications of Quantum Mechanics", libretexts, Retrieved 26/9/2022. Edited.
- ^ أ ب ت ث ج "How Are Quantum Phenomena Used in Technology Today?", caltech, Retrieved 26/9/2022. Edited.
- ↑ "10 Examples Of Quantum Physics In Everyday Life", studious guy, Retrieved 26/9/2022. Edited.
