تأثير الثقب الأسود على المعلومات الكمّية يظهر في الكيمياء اليومية

لا شيء يزعزع الفيزياء الكمّية بقدر الثقوب السوداء التي تنتشر في الفضاء وتلتهم المواد. لكن يفترض خبراء في الكيمياء والفيزياء النظرية من جامعتَي «رايس» و»إيلينوي» في الولايات المتحدة أن الكيمياء الأساسية قد تُحدِث الفوضى في المعلومات الكمّية بالقدر نفسه.



إستعمل العلماء أداة رياضية تطورت منذ أكثر من نصف قرن لسدّ الفجوة بين الفيزياء شبه الكلاسيكية والآثار الكمّية في مجال الموصلية الفائقة، فاكتشفوا أن الحالات الكمّية الحساسة التي تخوضها الجزيئات المتفاعلة تصبح متخبّطة بسرعة مفاجئة وبمستوى مقارب لقوة الثقب الأسود. قد تزيد صعوبة مراقبة تطور الحالات الكمّية بسبب العوامل التي تزعزع التوازن الكمّي.

أثبتت حسابات الباحثين أن العوامل التي تزعزع الحالات الكمّية تظهر على الأرجح وسط مجموعات محصورة من الجزيئات التي تحتاج إلى طاقة محدودة للتفاعل مع محيطها، لا سيما عند حفظها على درجات حرارة متدنية بما يكفي.

قد يؤدي ظهور هذه النزعة في ذلك النوع من التفاعلات المضطربة إلى زعزعة المعلومات الكمّية على مقياس زمني بوحدة البيكو ثانية الفرعية. ينطبق هذا المبدأ أيضاً على الثقوب السوداء التي تُعتبر الأكثر براعة في أخذ الحالات الكمّية وسحقها لإنتاج خلطة خفيفة.

حين تحصل تلك التفاعلات في بيئة أكثر واقعية (داخل محلول سميك أو خليط بيولوجي من المواد مثلاً)، من اللافت أن يخمد السلوك المتخبّط نفسه.

من خلال إيجاد الأدوات المناسبة لاستكشاف تفاصيل تلك الفوضى الكمّية على المستوى الكيماوي، يأمل العلماء في أن يتمكن المهندسون من تعديل المواد لتقليص العوامل المثيرة للاضطرابات في البيئات التي لا تحتاج إليها، أو السيطرة عليها في التطبيقات المبتكرة.

في النهاية، يقول عالِم الكيمياء مارتن غروبيلي من جامعة «إيلينوي»: «يمكن توسيع هذه الأفكار كي تشمل العمليات التي لا تقتصر على زعزعة تفاعلات معيّنة، بل تلك التي تتطلب خطوات عدة من هذا النوع. إنه عامل ضروري مثلاً في عملية توصيل الإلكترونات عند استعمال عدد كبير من المواد الكمّية الناعمة الجديدة مثل معدن البيروفسكيت الذي يُستعمل لتصنيع الخلايا الشمسية وابتكارات أخرى مماثلة».

• الثقب الأسود